DE3401595A1

DE3401595A1 - Verfahren und vorrichtung zum formen zylindrischer produkte aus metall

Info

Publication number: DE3401595A1
Application number: DE19843401595
Authority: DE
Inventors: Takao Kitakuyushu Fukuoka Kawanami; Seishiro Yoshiwara
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1983-01-19
Filing date: 1984-01-18
Publication date: 1984-07-19
Also published as: DE3401595C2; US4567744A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formen zylindrischer Produkte aus Metall, und bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reduzieren und Längen und zum Vorformen von Rohren und Blöcken, die einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt besitzen.

Bei den bekannten Verfahren zur Herstellung nahtloser Rohre wird das Rohrwalzen durchgeführt, nachdem ein

10 Materialblock gelocht wurde.

Beim Walzen wird dann der eingestochene Materialblock auf einem Walzgerüst vermindert und zu einem Rohr mit einem bestimmten Durchmesser gelängt, wobei das Walzwerk einige oder alle der folgenden Walzgerüste umfaßt:

15 ein Streckwalzengerüst, ein Stopfenwalzengerüst, ein

Dornwalzengerüst, ein Glättwalzengerüst, ein Kalibrierwalzengerüst, ein Reduzierwalzengerüst und andere Einheiten. Aufgrund des niedrigen Bearbeitungswirkungsgrades der einzelnen Einheiten sind bei einem üblichen Walzwerk bis mehr als zehn Gerüste erforderlich, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen, was mit hohen Kapitalkosten und einem hohen Platzbedarf verbunden ist.

Wenn Knüppel auf einer Walzenstraße, bestehend aus Vorwalzgerüsten, Zwischenwalzgerüsten und Endwalζgerüsten, wovon bis zu mehr als zehn Walzgerüsten vorhanden sind, gewalzt werden, ergeben sich ähnliche Probleme wie beim Walzen von Rohren.

Rohre und Knüppel können ebenfalls durch plastische Arbeitsverfahren, wie z.B. die Extrusion, das Ziehen und das Warmformen hergestellt werden, jedoch sind diese Herstellungsverfahren völlig ausgereift, so daß eine weitere Wirkungsgradverbesserung nicht mehr möglich ist.

_ 9 —

Auf der anderen Seite haben gewöhnliche Walzstraßen für Rohre und Knüppel einen sehr unterschiedlichen Aufbau. Wenn die wesentlichen Konstruktionsmerkmale gleich wären, könnte eine entscheidende Verminderung der Kosten durch die Verwendung gleicher oder austauschbarer Teile, der Vereinfachung der Auslegung der Walzstraße und der Verminderung der Verschiedenheit der Walzwerke erreicht werden. Es würde ebenfalls möglich, Rohre und Blöcke auf der gleichen Walzstraße zu reduzieren, zu längen und vorzuformen.

Es besteht somit ein dringendes Bedürfnis einer Weiterentwicklung der Verfahren zur Rohr- und Knüppelherstellung.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formen langer zylindrischer Produkte aus Metall zu schaffen, mit denen eine Verminderung, ein Längen und ein Vorformen der Materialien mit hohem Wirkungsgrad möglich ist.

Mit der Erfindung soll in vorteilhafter Weise ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formen langer zylindrischer Produkte aus Metall geschaffen werden, wobei eine Größenverminderung der Formvorrichtung und der nach der Erfindung hergestellten Formvorrichtungen möglich ist.

Weiter soll mit der Erfindung in vorteilhafter Weise ein Verfahren zum Formen langer zylindrischer Produkte 0 aus Metall geschaffen werden, mit dem Rohre und Knüppel auf Vorrichtungen geformt werden, die im wesentlichen den gleichen Aufbau gemäß der Erfindung aufweisen.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 und 21 gekennzeichnete Erfindung gelöst.

ί Gemäß dem erfindungsgemaßen Verfahren wird ein langes zylindrisches Produkt aus Metall durch ein Rundloch in einem ringförmigen Werkzeug geführt, wobei die Arbeitsfläche des Rundloches und die Oberfläche des zylindrischen Produkts radial gepreßt werden und das Werkzeug oder das zylindrische Produkt sich relativ zueinander in Richtung der Achse des zylindrischen Produkts bewegen. Die Achse des Werkzeugs oder des zylindrischen Produkts drehen sich exzentrisch um die Walzmittellinie so, daß entweder ein oder beide Teile, d.h. das Werkzeug und das zylindrische Produkt, gedreht werden. Das radiale Pressen mittels der Arbeitsfläche des Rundlochs vermindert den Durchmesser.des zylindrischen Produkts und längt es in Axialrichtung. Der Rotationskontakt mit der Arbeitsfläche des Rundlochs bringt den Querschnitt des zylindrischen Produkts in eine runde Form. Beim Fortschreiten des zylindrischen Produkts in Bezug auf das ringförmige Werkzeug und bei der Bewegung der Arbeitsfläche des Rundlochs über die Umfangs-0 fläche des zylindrischen Produkts findet eine schraubenlinienförmige Bearbeitung rings um die Zylinderfläche statt.

"Ein Materialblock wird bei Verwendung eines Dornwalzenwerkes oder einer. Presse -gelocht.

Dann wird der eingestochene Block oder eine Rohrluppe mittels eines durchgehenden Dorns und eines ringförmigen, die Rohrluppe umgebenden Werkzeugs gewalzt. ,

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfaßt einen drehbar an einem Gehäuse angebrachten Werkzeughalter. Der Werkzeughalter ist mit einer exzentrischen Öffnung versehen, in die das ringförmige Werkzeug drehbar eingepaßt ist. Vor und hinter dem ringförmigen Werkzeug ist ein Paar zylindrischer Produktlagereinrichtungen am Gehäuse befestigt. Jedes der zylindrischen

Produktlager hat ein Rundloch. Die Formvorrichtung ist ebenfalls mit einer Einrichtung versehen, um den Werkzeughalter zu drehen und umfaßt weiter eine Einrichtung, um das zylindrische Produkt in das Rundloch des ring-

5 förmigen Werkzeugs zu drücken.

Das gemäß der Erfindung verwendete ringförmige Werkzeug weist im Gegensatz zu einem üblichen Walzenwerkzeug, das als schmale Scheibe mit einer Arbeitsfläche am Umfang ausgebildet ist, eine Arbeitsfläche auf der Innenseite auf. Dementsprechend kann erfindungsgemäß die Werkzeuglebensdauer durch Vermindern der einwirkenden Belastung durch Verlängern des Umfangs, gesteigert werden. Das ringförmige Werkzeug ist so einfach und ausreichend fest, daß die Auslegung eines Walzwerks möglich ist, das geringen Raumbedarf aufweist, dabei jedoch eine ausreichende Kapazität besitzt, um eine starke Verminderung zu schaffen. Verglichen mit gewöhnlichen Planetenquerwalzgerüsten, mit denen Rohre oder Knüppel durch Drehen rings um ihre Umfangsflächen gewalzt werden, gestattet die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Gewichtsreduzierung des drehenden Abschnitts bis unter 1/5. Aufgrund des einfachen runden Aufbaus kann die Umdrehung des Formwerkzeugs mehr als um ein Zehnfaches vergrößert werden, wodurch sich eine bemerkenswerte Steigerung des Arbeitswirkungsgrades ergibt. Verglichen mit den gewöhnlichen, aufwendigen, riesigen und teuren Querwalzwerken, bei denen Rohre hergestellt werden, in dem das Werkstück gedreht wird, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung einfach, kompakt und billig. Das gewöhnliche Planetenguerwalzen und die Querwalzgerüste bewirken eine hohe Scherverformung beim Werkstück. Im Gegensatz dazu kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung, bei der ein ringförmiges Werkzeug über die Oberfläche des Werkstücks gedreht wird, die Scherverformung und die Wahrscheinlichkeit von Oberflächen-

fehlem auf ein Minimum vermindert werden. Weiter kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung eine größere Querschnittsverminderung als beispielsweise mit einem gewöhnlichen Stopfenwalzwerk erreicht werden. Die obere Reduktionsgrenze, die von allen üblichen Walzwerken erreicht werden kann, ist durch das Eindringen des Werkstücks in das Spiel zwischen den Walzen begrenzt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung, bei dem das Walzen auf der inneren Arbeitsfläche des ringförmigen Werkzeugs durchgeführt wird, wird das Risiko des Überfüllens ausgeschaltet, wodurch die obere Grenze der Verminderung entscheidend gesteigert werden kann.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Rohrformvorrichtung;

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II

in Fig. 1;

Fig. 3 einen Längsschnitt einer Knüppe1formvorrichtung ;
25

Fig. 4 einen Längsschnitt einer Formvorrichtung mit einem ringförmigen Werkzeug, das gekippt angeordnet ist;

0 . Fig. 5 einen Längsschnitt einer Formvorrichtung

mit einem ringförmigen Werkzeug, das eine gewindeähnliche Rippe aufweist;

Fig. 6 und 7 Längsschnitte von Beispielen ringförmiger Werkzeuge mit einer gewindeähnlichen Rippe;

Fig. 8 die Formvorrichtung von Fig. 4, wobei

das ringförmige Werkzeug um einen festen Winkel gekippt ist;

Fig. 9 einen Längsschnitt einer anderen Formvorrichtung mit einem gekippten ringförmigen Werkzeug;

Fig. 10 eine Skizze zur Darstellung des Verfahrens, bei dem der Außendurchmesser eines zylindrischen Produkts durch Änderung der Phasendifferenz zwischen zwei exzentrisch sich drehenden ringförmigen Werkzeugen gesteuert wird;
15

Fig. 11 einen Querschnitt einer Vorrichtung mit ι einer Einrichtung zur Einstellung der

Exzentrizität eines ringförmigen Werkzeugs;

Fig. 12 eine Skizze zur Darstellung des Prinzips,

zur Einstellung der Exzentrizität eines ringförmigen Werkzeugs bei einer Vorrichtung gemäß Fig. 11;

Fig. 13 einen Längsschnitt eines anderen Walzen-

gerüsts mit einer Einrichtung zum Drücken und Drehen eines Dorns; und

Fig. 14 eine Skizze zur Darstellung einer WaIzstraße unter Verwendung der Vorrichtung

zur Durchführung des Verfahrens.

Fig. 1 und 2 zeigen eine Rohrformvorrichtung bzw. ein Rohrwalζengerüst, zur Ausbildung eines Rohres.

1 Bei der Vorrichtung ist in der Mitte eines Gehäuses 11 eine Getriebekammer 12 vorgesehen, vor und hinter der (linken und rechten Seite in Fig. 1) eine Lageröffnung 13 angeordnet ist. 5

In die Getriebekammer 12 ist ein Zahnrad 17 eingesetzt, wobei ein Rand 18 drehbar in die Lageröffnung 13 eingepaßt ist. Ein drehbar am Gehäuse 11 gelagertes Ritzel 21 kämmt mit dem Zahnrad 17. Das Ritzel 21 ist an einer Ausgangswelle 24 eines Motors 23, der mit einem Untersetzungsgetriebe ausgerüstet ist, angebracht. Das Zahnrad 17 ist mit einer öffnung 19 versehen, die zum Umfang des Zahnrades exzentrisch ist. In.diese exzentrische Öffnung ist drehbar ein ringförmiges Werkzeug oder eine exzentrische Ringwalze 26 eingesetzt. Die exzentrische Ringwalze 26 weist ein Rundloch 27 auf, das von der Eintrittsseite (linke Seite in Fig. 1) zur Austrittsseite konvergiert und in der Nähe des Austritts sich ein wenig erweitert.

An dem Gehäuse 11 sind auf beiden Seiten der Getriebekammer 12 Hülsen 31 und 32 angeordnet. In den Hülsen 31 bzw. 32 sind Lagerringwalzen 35 und 39 drehbar eingepaßt. Die Lagerringwalzen 35 und 39 haben Rundlöcher 36 und 40, die ähnlich wie das Rundloch in der exzentrischen Ringwalze 26 geformt sind.

In der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform liegen die Mittelpunkte des Zahnrades 17 und der Rundlöcher 0 36 und 40 in den Lagerringwalzen 35 und 39 auf der WaIzmittellinie H. Die Abmessung und Anordnung des Rundlochs 27 in der exzentrischen Ringwalze 26 und der Rundlöcher 36 und 40 in den Lagerringwalzen müssen so sein, daß das Rohr 1 mittels der Lochoberflächen 37 und 41 in den Lagerringwalzen 35 und 39 gelagert wird, wobei die Arbeitsfläche 28 der exzentrischen Ringwalze 26 gegen das

Rohr 1 gepreßt wird, wie dies in Fig. 1 und 2 dargestellt ist.

Im folgenden soll das Verfahren zur Formung eines Rohres unter Verwendung der oben beschriebenen Vorrichtung beschrieben werden.

Wenn das Zahnrad 17 mittels des Motors 23 gedreht wird, dreht sich die Innenfläche der öffnung 19 des Zahnrades 17 exzentrisch, da ihr Mittelpunkt exzentrisch zum Mittelpunkt K des Zahnrades 17 liegt, wodurch die mittels der Innenfläche gelagerte exzentrische Ringwalze 26 und das darin vorgesehene Rundloch 27 exzentrisch gedreht werden. Zu diesem Zeitpunkt vollführt der Mittelpunkt L des Rundlochs 27 eine Kreisbewegung um den Mittelpunkt K des Gehäuses 11 und des Zahnrades 17, mit einem Radius LK.

Durch die Verwendung eines Stempels 47 wird das Rohr 1, 0 durch das ein Dorn 45 verläuft, in das Rundloch 27 der

exzentrischen Ringwalze 26 gedrückt.

Das Rohr 1 wird mittels des Doms 45 und des Stempels gedrückt. Das Rohr wird zwischen dem Dorn 45 und der exzentrischen Ringwalze 26 und den Lagerringwalzen 35 und 39 gehalten und mittels der zwischen ihm und dem Dorn 45 entwickelten Reibung vorwärtsbewegt. Der Stempel 47 wird mittels einer hydraulischen Betätigungseinrichtung, einer Ritzel/Zahnstangenkombination oder einer ähnlichen 0 nicht gezeigten Einrichtung vorwärts und rückwärts bewegt.

Die Stoßgeschwindigkeit wird entsprechend der Rohrgröße, dem Zug oder Reduktionsverhältnis und anderen Faktoren ausgewählt. Das hintere Ende des Rohres 1 kann direkt anstelle des Einstoßens des Dorns 45 gedrückt werden.

Wenn sich die exzentrische Ringwalze 26 beim Vorwärtsstoßen des Rohres 1 dreht, wird der mittels des Rundloches 27 in der exzentrischen Ringwalze gepreßte und plastisch verformte Teil über den Umfang des Rohres 1 fortbewegt, wodurch die gesamte Rohrwanddicke vermindert wird. Weiter wird die mittels der exzentrischen Ringwalze 26 gepreßte Rohrwand in ihrer Dicke durch die Wirkung der Lagerringwalzen 35 und 39 vermindert. Der dabei plastisch verformte Teil dreht sich in der gleichen Richtung in einem winkligen Abstand von im wesentlichen 180° von dem mittels der exzentrischen Ringwalze 26 plastisch verformte Abschnitt, wodurch die Rohrwanddicke über den gesamten Umfang des Rohres vermindert wird. Wenn diese Bearbeitung beim Vorwärtsbewegen des Rohres 1 durchgeführt wird, wird die Dicke spiralförmig vermindert. Die Wanddickenänderung kann jedoch innerhalb annehmbarer Grenzen gehalten werden, in dem ein paralleler Abschnitt in der Arbeitsfläche der Ringwalzen 36 und vorgesehen wird, und in dem die Drehgeschwindigkeit der exzentrischen Ringwalze 26 ausreichend größer als die Fortschreitgeschwindigkeit des Rohres 1 gemacht wird. Es ist wünschenswert die exzentrische Ringwalze mit einem minimalen Reibwiderstand zu lagern, wohingegen die Lagerringwalzen einen ausreichend hohen Reibwiderstand aufweisen sollen, um eine Drehung des Rohres beim Walzen zu verhindern. Die Drehung des zu walzenden Rohres kann mittels des Dorns, dem Stempel, der vor und hinter der exzentrischen Ringwalze befindlichen Ringwalzen und anderen Teilen oder Einrichtungen gesteuert v/erden, die mit dem Rohr in direkter oder indirekter Berührung stehen.

Im folgenden soll ein Beispiel einer Rohrherstellung gemäß der Erfindung beschrieben werden.

Es wird mit der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung unter den in Tabelle 1 aufgeführten Bedingungen eine Rohrluppe gewalzt, die einen Außendurchmesser von 7 8 mm und eine Wanddicke von 2 4 mm aufweist, wobei man ein Rohr mit einem Außendurchmesser von 42 mm und einer Wanddicke von 5 mm am Austrittsende erhält. Das sich ergebende Verhältnis zwischen den Querschnittsflächen an der Eintritts- und Austrittsseite ist 7, was bei weitem größer als das maximale Verhältnis von 4 ist, das man mit einer gewöhnlichen 8-Gerüstdornwalzenstraße erhält.

Tabelle 1 Beschreibung

Zustand

Rohrluppenmaterial Rohrluppenaußendurchmesser (mm) Rohrluppenwanddicke (mm)

2 20 Rohrluppenquerschnittsfläche (mm ) Endaußendurchmesser (mm) Endwanddicke (mm)

ο Endquerschnittsfläche (mm )

Querschnittsflachenverhaltnis zwischen Eintritts- und Austrittsseite Durchmesser des Loches 36 (mm) Durchmesser des Loches 27 (mm) Durchmesser des Loches 40 (mm) Durchmesser des Dorns (mm) 0 Exzentrizität ΚΪ7 (mm)

Umdrehung des Zahnrades (UpM) Rohrluppenzuführgeschwindigkeit (mm/ s)

plastisch 78 24

4072 42

5,0 581

7,0 80 80 44 28 10 60

1,0

Wie man aus der obigen Beschreibung sieht, ist das Verfahren sowohl für das Formen von Blöcken als auch von Rohren anwendbar.

---■·· ■-- -:- ^: 3Λ0Ί595

Fig. 3 zeigt eine Block- oder Knüppelformvorrichtung, auf der Blöcke mit dem beschriebenen Verfahren gewalzt werden. Ähnlich wie die für das Walzen von Rohren verwendete Vorrichtung umfaßt diese Vorrichtung ein Gehäuse, ein Zahnrad, eine exzentrische Drehwalze und Lagerringwalzen und andere Teile, die die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 und 2 aufweisen. Auf eine einzelne Beschreibung dieser Teile wird daher verzichtet.

Die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung umfaßt zwei Paare gekerbter Walzen 51 und 54, die an der Eintritts- und Austrittsseite des Gehäuses 11 angrenzend angeordnet sind. Die gekerbten Walzen 51 und 54 sind mit halbkreisförmigen Profilen 52 bzw. 55 versehen.

Durch das Drehen walzen die gekerbten Walzen 51 und 54 .einen Knüppel 5 und verleihen ihm gleichzeitig eine Fortschreitkraft. Indem man die Umfangsgeschwindigkeit der auf der Austrittsseite angeordneten Walzen 5 4 um einen bestimmten Betrag größer als die der auf der Eintrittsseite angeordneten Walzen macht, wird eine Spannung auf den Knüppel 5 aufgebracht, wodurch die Knüppeidurchmesserverminderung der exzentrischen Ringwalze 26 verstärkt wird. |

Zum Aufbringen einer Druckkraft auf das hintere Ende des Knüppels kann, ähnlich wie in Fig. 1 bei der Vorrichtung in Fig. 3 ein Stempel 47 vorgesehen sein. Im folgenden wird beispielsweise die Herstellung eines

3 0 Knüppels beschrieben·. Beim Walzen auf der in Fig. 3

dargestellten Vorrichtung unter den in Tabelle 2 aufgeführten Bedingungen wird ein Knüppel mit einem Durchmesser von 80 mm in einen Knüppel mit einem Durchmesser von 40 mm am Austrittsende gewalzt. Das sich ergebende Längungsverhältnis {oder das Querschnittsverhältnis) erreicht den ausreichend hohen Betrag von 4.

Tabelle 2 Beschreibung

Zustand

Knüppelmaterial

Knüppeldurchmesser (mm)

2 Knüppelquerschnittsfläche (mm ) Enddurchmesser (mm)

ο Endguerschnittsfläche (mm ) Längungs- (Querschnitts-)verhältnis Längerer Durchmesser des Knüppels bei C^ (mm)

Kürzerer Durchmesser des Knüppels bei C^ (mm)

Durchmesser des Loches 36 (mm) Durchmesser des Loches 27 (mm) Durchmesser des Loches 40 (mm) Durchmesser des Knüppels bei C (mm) Exzentrizität KL (mm) 0 Umdrehung des Zahnrades (UpM) Knüppelzuführgeschwindigkeit (mm/s)

plastisch

80

5027 40

1257 4,0

80

70 80 80 44 40 10 60 1,0

In den zwei oben beschriebenen Ausführungsformen ist eine exzentrische Ringwalze drehbar innerhalb eines

25 Zahnrades gelagert. Die Scherspannung kann durch Einstellen der Relativgeschwindigkeiten daher so vermindert werden, daß der Schlupf zwischen der Arbeitsfläche der exzentrischen Ringwalze und der Oberfläche des zylindrischen Produkts in Drehrichtung im wesentlichen minimal

30 wird, wodurch bewirkt wird, daß die exzentrische Ringwalze sich über die Oberfläche des zylindrischen Produkts dreht.

Im folgenden sollen zusätzlich zu der allgemeinen obigen 35 Beschreibung der zwei Grundausführungsformen verschiedene Abänderungen einzelner Bestandteile beschrieben werden.

Die exzentrische Ringwalze kann mittels eines ringförmigen Halters anstelle des Zahnrades gelagert werden. Der ringförmige Halter hat eine exzentrische öffnung, in der die exzentrische Ringwalze drehbar eingepaßt ist. Der ringförmige Halter wird mittels eines darüberverlaufenden Riemens oder einer Kette (im letzteren Fall sind Zähne auf der Außenfläche des ringförmigen Halters vorgesehen) gedreht, wobei seine Mittelachse mit der Walzmittellinie zusammenfällt.

Man kann sogar mit einer stationären zentrischen Ringwalze die gleiche Wirkung erzielen, indem man dem zylindrischen Produkt mittels eines Halters eine der obigen Bewegung ähnliche Bewegung verleiht.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird das zylindrische Produkt, auf das die Arbeitsfläche des Rundloches in der exzentrischen Ringwalze eine Formkraft aufbringt, mittels der Lagerringwalzen gelagert.

2 0 Statt dessen kann jedoch das zylindrische Produkt

mittels eines Paares Walzen gelagert werden, die ein halbkreisförmiges Profil aufweisen und auf beiden Seiten der exzentrischen Ringwalze angeordnet sind, oder es kann mittels mehreren exzentrischen Ringwalzen gelagert werden, die aneinander angrenzend angeordnet sind. Im letzteren Fall kann eine noch größere Verminderung erzielt werden, und zur Erzielung einer derartig größeren Verminderung ist es vorteilhaft, daß die Löcher der aneinander angrenzenden exzentrischen 0 Ringwalzen exzentrisch mit einer Phasendifferenz von 180° und mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit rotieren. Die Vorrichtungsgröße kann weiter vermindert werden, wenn man zwei oder mehrere exzentrische Ringwalzen in einem Zahnrad anordnet oder indem man das Zahnrad 17 mit den angrenzenden Hülsen 31 und 32 kuppelt.

■ ^{: :} ■· 3Λ01595

Bei der Durchführung des Walzverfahrens muß zum Drücken des zylindrischen Produkts in seiner Längsrichtung eine Druckkraft aufgebracht werden. Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird diese Druckkraft mittels Drücken des hinteren Endes des zylindrischen Produkts oder, im Fall von Rohren, durch Drücken des durchgehenden Doms erzeugt. Es ist ebenfalls möglich, eine Druck- oder Zugkraft auf das zylindrische Produkt mittels an der Eintritts- und Austrittsseite der exzentrischen Ringwalze vorgesehenen gekerbten Walzen aufzubringen. Das Aufbringen einer Zug- oder Druckkraft auf das zylindrische Produkt steigert die Arbeitsgeschwindigkeit. Dabei wird, wenn man die Zuführgeschwindigkeit konstant hält, ein gleichförmiges Formen des zylindrischen Produkts gewähr-

15 leistet.

Im folgenden sollen Verfahren zur Steigerung des Bearbeitungswirkungsgrades beschrieben werden.

0 In Fig. 4 ist eine exzentrische Ringwalze 64 dargestellt, die einen konvexen Umfang 65 aufweist, der auf einer konkaven Innenfläche eines Zahnrads 61 gelagert ist, und wobei die Ringwalzen 73 und 76 jeweils einen konvexen Umfang 74 und 77 aufweisen, der mittels konkaven Flächen 68 und 71 der Hülsen 67 bzw. 70 so gelagert ist, daß eine Neigung von einer Ebene senkrecht zur Walzmittellinie H hergestellt werden kann.

Die Ringwalzen werden so gekippt, daß:

1. die Mittelpunkte R₁ , R und R₃ der kleinsten Durchmesser der Löcher in der Lagerringwalze 73, der exzentrischen Ringwalze 6 4 und der Lagerringwalze 76 (im folgenden allgemein als Ringwalzen bezeichnet) in Richtung des Austritts von den Mittelpunkten S , S₂ und S₃ der konkaven, die Ringwalzen lagernden Flächen versetzt sind; und

die Schnittpunkte E^, E und E-, an denen die Vektoren F. , F, und F., der Walzreaktionskräfte die Walzmittellinie H schneiden, in Richtung des Eintritts von den Mittelpunkten S^, S bzw. S ' der konkaven, die Ringwalzen lagernden Flächen versetzt sind.

Wenn das Walzverfahren mit einer derartigen Vorrichtung durchgeführt wird, wird die zur Austrittsseite in die Richtung, in der die Ringwalze das Werkstück berührt, gerichtete Kraft am größten. Wenn sich das Zahnrad dreht, bewegt sich die Berührungsfläche der Löcher in den Ringwalzen über den Umfang des Werkstücks in Richtung des Austritts, wodurch eine gleichförmige Vorwärtsbewegung des Werkstücks bewegt wird. Das Kippen der Ringwalzen ermöglicht eine starke Verminderung der Wandstärkendicke durch Vermindern des Abstandes zwischen den Ringwalzen und dem Dorn.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, in der das Rohr mittels

Ringwalzen geformt wird, die Unregelmäßigkeiten auf der Arbeitsfläche ihrer Rundlöcher aufweisen.

Die Unregelmäßigkeiten 79 und 81 bzw.! Rippen sind längs des Umfangs der Arbeitsfläche der Rundlöcher in einer exzentrischen Ringwalze 78 und auf der Eintrittsseite der Lagerringwalze 80 vorgesehen. Die Unregelmäßigkeiten

79 und 81 können absatzweise rings um den Umfang, wie

in Fig. 6 gezeigt, oder als schraubenförmige Rippen, wie 0 in Fig. 7 gezeigt, ausgebildet sein.

Wenn die Unregelmäßigkeiten 79 und 81 in die Oberfläche des Rohres 1 eingreifen, wird mit den Ringwalzen 7 8 und

80 dieser Art eine wirksame Bearbeitung erreicht. Insbesondere, wenn die Unregelmäßigkeit 81 in dem Rundloch der exzentrischen Ringwalze als spiralförmiges Innen-

gewinde, wie in Fig. 7 dargestellt, ausgebildet ist, wird wirksam eine Hochgeschwindigkeitsbearbeitung erreicht, dadurch daß bewirkt wird, daß sich die Ringwalze und das zylindrische Produkt relativ so zueinander bewegen, daß die Unregelmäßigkeit sich in Richtung des unbearbeiteten Teils des Werkstücks bewegt. Bei der Relativbewegung der Ringwalze 78 und des zylindrischen Werkstücks dreht sich die Ringwalze 78 im Uhrzeigersinn (gesehen vom Austrittsende oder der rechten Seite der Figur), wenn das eingeschnittene Gewinde rechtsläufig ist, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist, und das zylindrische Produkt bewegt sich von links nach rechts ohne Drehung.

Tabelle 3 zeigt drei Beispiele, bei denen ein Rohr durch Verwendung von drei Arten exzentrischer Ringwalzen mit unterschiedlich geformten Rundlöchern ausgebildet wird. Beispiel 1 verwendet Ringwalzen, deren Rundlöcher kreisförmige Querschnitte, wie in Fig. 1 gezeigt, aufweisen. Die Rundlöcher D₁ , D^ und D₃ der in Beispiel 2 verwendeten exzentrischen Ringwalzen sind mit absatzweise angeordneten Vorsprüngen 79 (s. Fig. 6) versehen. Die Rundlöcher der exzentrischen Ringwalzen von Fig. 3 haben schraubenförmige Rippen 79, wie in Fig. 7 gezeigt.

Die anderen Bedingungen der Rundlöcher der Ringwalzen, mit Ausnahme ihrer Querschnittsform, sind in allen Beispielen gleich. Das Werkstück wird durch Drücken des Dorns 45 mit einer Geschwindigkeit von 10 mm/s vorwärtsbewegt. In Tabelle 3 sind die Rundlöcher der Ringwalzen von der Eintrittsseite der Formvorrichtung mit den Ziffern 1, 2 und 3 numeriert. In den Beispielen 1, 2 und 3 verläßt das gewalzte Werkstück die Austrittsseite mit einer Geschwindigkeit von 4,9 und 13 mm/s. Die Geschwindigkeiten in den Beispielen 2 und 3 sind mehr als zweimal und dreimal höher als in Beispiel 1, wodurch die Wirksamkeit des Verfahrens und der Vorrichtung nachgewiesen werden.

Tabelle Beschreibung Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3

Fig. 1
38

10

Form des Rundlochs der

Ringwalze

Dorndurchmesser (mm) Exzentrizität KL des Rundlochs Nr. 1 (mm) Exzentrizität KL des Rundlochs Nr. 2 (mm) Exzentrizität KL des Rundlochs Nr. 3 (mm) Minimaler Innendurchmesser D1 des Rundlochs Nr. 1 (mm) Minimaler Innendurchmesser

D2 des Rundlochs Nr. 2 (mm) Minimaler Innendurchmesser

D3 des Rundlochs Nr. 3 (mm) 20 Phasendifferenz zwischen den Rundlöchern Nr. 2 und 3 (°) Dornzuführgeschwindigkeit (mm/s) 10 Zahnradumdrehung (UpM) Rohrluppenmat eri al

Rohrluppenaußendurchmesser (mm) Rohrluppenwanddicke (mm) Fertige Wanddicke (mm) Fertiger Außendurchmesser (mm) Geschwindigkeit am Austritts-0 Ende (mm/s)

84

80

66

Fig. 6
dito

dito

dito '

dito

Fig. dito

dito dito dito dito dito dito

80	dito	dito
10	dito	dito
60	dito	dito
astiscl	ι dito	dito
80	dito	dito
20	dito	dito
9,3	9,1	8,8
58,2	58,0	57,8

13

Das zylindrische Produkt kann mit dem Verfahren kraftschlüssig nach vorne bewegt werden. Fig. 8 zeigt eine Ringwalze 64,·die in Bezug auf eine Ebene senkrecht zur Walzmittellinie H in einer Zone G, wo das zylindrische Produkt die Ringwalze berührt/ um einen Winkel J⁷ gekippt ist. Wenn unter diesen Bedingungen das Zahnrad 61 in die

mittels des Pfeils P angezeigte Richtung bewegt wird oder mit anderen Worten im Gegenuhrzeigersinn gesehen von der Eintrittsseite, bewirkt die Ringwalze 64, daß das zylindrische Produkt in Richtung des Pfeils Q in der Kontaktzone G mit einem Fortschreitwinkel 9 fortschreitet. Die Ringwalze kann beispielsweise durch Ändern der Dicke der Distanzstücke 82a und 82b in der Richtung (Y-Achse) die senkrecht zur Richtung (X-Achse) in der das Rundloch der Ringwalze versetzt ist, gekippt werden. Der Winkel ^ kann eingestellt werden, indem man die Neigung in der Dicke der Distanzstücke 82a und 82b ändert. Fig. 9 zeigt Ringwalzen 85, 85a und 85b, die unter festen Winkeln an einem Zahnrad 83 und Hülsen 84a und 84b befestigt sind. Wenn zwei oder mehr exzentrische Ringwalzen verbunden und zusammen mittels einer Kupplungsstange 86, wie in Fig. 9 gezeigt, angetrieben werden, erhält man das beste Ergebnis, wenn das n-te ringförmige Werkzeug von der Eintrittsseite mittels eines Werkzeughalters unter einem Winkel If gelagert ist, wobei der Winkel if durch folgende Gleichung in Bezug auf eine Ebene senkrecht zur Walzmittellinie H an einen Punkt, wo das ringförmige Werkzeug das zylindrische Produkt berührt, ausgedrückt werden kann.

²⁵ . A

ⁿ~1 \s

T~ ^yn-1 η

A _Λ und A sind die Querschnittsflächen des Werkstücks n—1 η

0 vor und nach der Bearbeitung durch das n-te ringförmige Werkzeug von der Eintrittsseite. A_n ist die Querschnittsfläche der Eingangsrohrluppe, Α» und die folgenden Werte sind allmählich abnehmende Werte, die durch die Auslegung der Rundlöcher der Ringwalzen bestimmt werden, f_Q ist der Quotient aus der Division des Betrages 1_Q, d.h. die mittels jeder Drehung des Ringwalzenhalters bewirkte Zuführung des Werkstücks durch die Umfangslänge m_Q des

-■-·· -- - - 3Λ01595

Werkstücks ( ^f₀ = l./m») . Die auf der linken Seite der obigen Gleichung dargestellte untere Grenze bedeutet, daß die n-te Ringwalze eine Fortschreitgeschwindigkeit höher als die der (n-1)-ten Ringwalze bewirkt, oder daß das Walzen gleichförmig durchgeführt wird, ohne daß irgendein Anhalten zwischen zwei Ringwalzen auftritt. Wenn der erste Koeffizient der oberen Grenze, die auf der rechten Seite der obigen Gleichung steht, 1 überschreitet, wird zwischen der (n-1)-ten und der η-ten Ringwalze eine Spannung erzeugt. Wenn der gleiche Koeffizient 2 überschreitet, wird die Formwirkung so stark, daß die Wahrscheinlichkeit von Oberflächenfehlern steigt. Die obere Grenze kann jedoch weiter durch technische Verbesserungen heraufgesetzt werden.

Ringwalzen, die im wesentlichen keine Formgebung, wie z.B. die hinterste, bewirken, können etwas von dem mittels der obigen Gleichung definierten Bereich abweichen.

Entsprechend dem Formverfahren werden die Abmessungen des zylindrischen Produkts in erster Linie durch den Durchmesser der Rundlöcher in den Ringwalzen und den Betrag der Exzentrizität, mit dem die Rundlöcher rotieren,

25 bestimmt. Bei dem oben beschriebenen Verfahren sind

mehrere exzentrische Ringwalzen einander angrenzend angeordnet und angetrieben/ so daß die Rundlöcher benachbarter Walzen sich mit einer Phasendifferenz und der gleichen Winkelgeschwindigkeit exzentrisch drehen. Durch 0 Ändern der Phasendifferenz kann der kürzere Durchmesser des zylindrischen Produkts eingestellt werden. Die Wanddicke kann durch Vermindern des Dorndurchmessers bestimmt werden. Fig. 10 zeigt das Prinzip des gerade beschriebenen Vorgangs.

In Fig. 10 hat das Rundloch Dj seinen Mittelpunkt am Punkt L, der um eine Strecke r von der Walzmittellinie H

entfernt ist. Das Rundloch D₂ hat seinen Mittelpunkt bei L'. Die zwei Rundlöcher drehen sich mit der gleichen

fegebenen ner/Phasendifferenz von

Θ. Wenn die Radien der Rundlöcher Ό. und D e und e, betragen wird der Durchmesser D eines in ein Formloch D , das mittels der zwei Rundlöcher ausgebildet wird, einbeschriebenen Kreises ausgedrückt als D = e_J + e, 2r sin Θ/2. Der Außendurchmesser des geformten zylindrischen Produkts wird etwas größer als der Durchmesser D des einbeschriebenen Kreises und kleiner als der Durchmesser der Ringwalζenrundlöcher.

Fig. 11 und 12 zeigen ein Verfahren zur Einstellung der Exzentrizität der exzentrischen Ringwalze. 15

Wie in Fig. 11 dargestellt ist das Zahnrad 87 mit einer exzentrischen Öffnung 88 versehen, in der ein Zylinder 91 drehbar eingepaßt ist. Der Zylinder 91 weist ebenfalls eine exzentrische Öffnung 92 auf, in der eine exzentrische

2 0 Ringwalze 26 drehbar eingepaßt ist.

In Fig. 12 beträgt die Länge der Strecke KN, die die Wellenmitte K des Zahnrades 87 mit dem Mittelpunkt N der Öffnung 88 verbindet x. . Der zwischen der Verlängerung der Strecke KN und einer Linie, die Y und -Y verbindet, um die Axialsymmetrie ausgebildet wird, eingeschlossener Winkel beträgt Q₁. Die Länge der Strecke NL, die die Mittelpunkte der inneren und äußeren Kreise verbindet, die den Zylinder 91 begrenzen, beträgt r . Der zwischen 0 der Verlängerung der Strecke NL oder einer Linie, um den der Zylinder 91 axialsymmetrisch rotier^ und der Y und -Y verbindenden Linie eingeschlossene Winkel beträgt θ Der Mittelpunkt L des Rundlochs in der exzentrischen Ringwalze 26 wird dann mittels der zwei in Bezug zur Mitte K der Wel3e des Zahnrades 87 exzentrischen Öffnungen 88 und 92 um den Betrag r exzentrisch gemacht, wobei

r durch die Gleichung ausgedrückt wird

r =Vr ² ₊ r ²

Wie man aus dieser Gleichung sieht, kann der Betrag der Exzentrizität d;
eingestellt werden.

+ r ² + 2r r . cos (θ - Θ

der Exzentrizität durch Verändern des Wertes (Θ - Θ )

Wenn β. gleich %, ist oder wenn das Zahnrad 87 und der eingeschriebene Zylinder 91 in gleicher Richtung exzentrisch sind, ergibt die obige Gleichung den größten Wert r^. + r^. Wenn %_z - Q^ gleich 180° sind oder wenn das Zahnrad 87 und der eingeschriebene Zylinder 91 in entgegengesetzten Richtungen exzentrisch sind,

ergibt die obige Gleichung den kleinsten Wert (r - χ j. Durch annäherndes Auswählen des Werts von Θ, - Q^ kann ein mittlerer Wert zwischen dem maximalen und minimalen Wert erhalten werden. Diese Auswahl wird mittels Einsetzen eines Splints 95 in eines von mehreren Keilnuten erreicht, die jeweils aus zwei halbkreisförmigen Nuten 89 und 93 bestehen, die längs der Wand der Zahnradöffnung 88 und des ümfangs des Zylinders 91 eingefräst sind. Dies bietet einen weiten Auswahlbereich für die Exzentrizität r einer exzentrischen Rincwalze.

Beim Formen eines Rohres wird die Wanddicke t durch folgende Gleichung ausgedrückt:

t = R - r - R.. - m + C, r M

wobei R der Radius des Rundloches in der exzentrischen r

Ringwalze, r die Exzentrizität des gleichen Rundloches, R_M der Radius des Dorns, m die Exzentrizität des Doms und C eine der Festigkeit des Dorns und der Formvorrichtung entsprechende Konstante ist. Man sieht, daß die Wanddicke t durch Einstellen der Exzentrizität m des Dorns verändert werden kann, sogar wenn der Durchmesser und

die Exzentrizität des Rundloches in der exzentrischen Ringwalze und der Dorndurchmesser festliegen. Die Dornexzentrizität m kann durch Verschieben der Dornachse von der Walzmittellinie weg durch Verwendung des Dorn-

5 lagers eingestellt werden.

Wenn sich die exzentrische Ringwalze während des Rohrformens dreht, neigt das Rohr dazu, sich in der gleichen Richtung zu drehen und entwickelt auf diese Weise einen Knick. Der Knick im Rohr ist natürlich vom Standpunkt der späteren Verwendung und des Aussehens nicht erwünscht. Weiter können Oberflächenfehler auftreten. Insbesondere bewirken starke Knicke spiralförmige Unregelmäßigkeiten oder Linien, die zu schweren Oberflächenfehlern oder

15 zu einer ungleichförmigen Verformung führen.

In der folgenden Ausführungsform wird der Knick vermindert, indem man den Dorn in einer entgegengesetzten Richtung zur Richtung bewegt, in die sich die exzentrische Ringwalze relativ zum zu bildenden Rohr bewegt. Weiter wird die Knick- oder Drehgeschwindigkeit des zu bildenden Rohres durch Einstellen der Drehgeschwindigkeit des Dorns aufgrund von Signalen gesteuert, die den letzten Zuständen entsprechen.

Der Dorn wird mittels eines sich drehenden Druckstempels 100 gedreht, wie in Fig. 13 dargestellt. Am Ende des Dorns 104 ist ein Vorsprung 105 vorgesehen. In das vordere Ende der Stange 101 des drehbaren Druckstempels 0 100 ist eine Nut 102 eingefräst, die mit dem Vorsprung 105 in Eingriff tritt. Die Stange 101 wird drehbar mittels eines nicht dargestellten Schraubenmechanismus nach vorne gedrückt. Der Dorn 104 wird beispielsweise mittels ringförmiger Lager 107 gelagert, die auf beiden

35 Seiten des Gehäuses 11 vorgesehen sind.

Die exzentrische Drehung der Lagerringwalzen, deren Mittelpunkte von der Walzmittellinie versetzt sind, wie in den Fig. 1, 3, 4 und 13 dargestellt, kann durch Verbinden ihrer Halter mit dem Zahnrad mittels der Kupplungsstange 86, wie in Fig. 9 dargestellt, erreicht werden. Durch Steigern der Anzahl der exzentrischen Ringwalzen kann auf einfache Weise eine hohe Querschnittsverminderung erreicht werden.

Mit dem Verfahren kann die Oberfläche des zylindrischen Produkts entweder gleichförmig oder mit gewindeähnlichen Vorsprüngen endbearbeitet werden, indem man ein geeignetes Profil im Rundloch der Ringwalze, eine geeignete Rotationsgeschwindigkeit des Zahnrades und eine geeignete Zuführ-

15 geschwindigkeit des Werkstücks auswählt.

Im folgenden soll ein Beispiel einer Walzstraße mit der Vorrichtung zum Formen eines Rohres oder einer Ringwalzenwalzstraße beschrieben werden.

Die in Fig. 14 dargestellte Walzstraße umfaßt einen Wiedererwärmungsofen 111 zum Erwärmen eines Metallblocks auf eine für eine Warmbearbeitung geeignete Temperatur, ein Preßwalzengerüst 112 zum Ändern der Querschnittsform des erwärmten Blocks von einem quadratischen zu einem rohrförmigen oder kreisförmigen Querschnitt und ein Ringwalzengerüst 113, das die Querschnittsfläche der erhaltenen Rohrluppe weiter vermindert. Dem Ringwalzengerüst 113 schließt sich weiter eine Rohrtemperatur-0 kontrolleinrichtung 114 und ein Spannungsminderer an.

Der Wiedererwärmungsofen 111, der vorzugsweise in der Lage sein sollte, quadratische Metallblöcke gleichförmig zu erwärmen, kann als Hubbalkenofen, Wanderrostofen,

Drehherdofen oder als anderer Ofen ausgebildet sein. Eine Schervorrichtung, ein Entzunderer und/oder eine Wiegevorrichtung können je nach Wunsch zwischen dem Wiedererwarmungsofen 111 und dem Preßwalzgerüst 112

5 vorgesehen sein.

Das Preßwalzengerüst 112 hat im wesentlichen den gleichen Aufbau wie der des bekannten StopfenwaIzwerks. Wenn ein Stopfen oder ein Dorn verwendet wird, dient das Walzengerüst als Stopfenwalze,mit der ein Einstechen durchgeführt werden kann, wie dies in den US-PS'en 4 052 87 4, 4 190 887, 4 006 618 usw. beschrieben ist. Wenn das Walzengerüst ohne Stopfen oder Dorn verwendet wird, formt das Preßwalzengerüst einen quadratischen

15 Block zu einem runden Vollstück.

Das Preßwalzengerüst der oben beschriebenen Art wird bevorzugt, da das Walzengerüst die Verwendung quadratischer Knüppel gestattet, wodurch der erste Walzenschritt ent-0 fallen und quadratische Gußblöcke runde Gußblöcke in der Qualität, der Ausbeute und der Auswechselbarkeit mit anderen Produktenübertreffen.

Bevorzugt wird, daß die Temperaturregelvorrichtung nicht nur die Funktion hat, das Werkstück auf eine für die nachfolgende Bearbeitung auf dem folgenden Spannungsminderer 115 erforderliche Temperatur zu erwärmen, sondern ebenfalls eine Abkühlung vor dem Erwärmen auf eine Temperatur unterhalb des Umwandlungspunktes Ar. oder des M,-

3 0 Punktes zu bewirken,um die Zähigkeit des fertigen

Werkstücks zu steigern. Der Spannungs- oder Dehnungsminderer 115 ist von der Bauweise, die in gewöhnlichen Rohr- oder Knüppelwalzstraßen verwendet wird. Der Spannungsminderer 115 vermindert stark den Außendurchmesser des Vollstücks oder die Wanddicke der Rohrluppe mittels der zwischen den Gerüsten erzeugten Spannung. Der Spannungs-

1 minderer 115 umfaßt weiter ein Maßwalzengerüst.

Tabelle 4 vergleicht die geschätzten Abmessungsänderungen bei der Herstellung nahtloser Rohre auf einer gewöhnlichen · Walzstraße und einer erfindungsgemäßen Walzstraße.

Die gewöhnliche Walzenstraße umfaßt sieben Stufen,' von denen fünf Stufen das Walzen durchführen und einen Äußendurchmesser von 114,3 mm nach dem Dehnungsminderer liefern. Die erfindungsgemäße Walzenstraße umfaßt fünf Stufen, von denen drei das Walzen durchführen, wodurch aus dem gleichen Material ein Rohr oder ein Knüppel mit einem Außendurchmesser von 76,3 mm erzeugt wird. Die Minderungsrate des Außendurchmessers (Außendurchmesserdifferenz zwischen den Eintritts- und Austrittsenden/Außendurchmesser am Eintrittsende χ 100%) am Dehnungsminderer beträgt 46%.

Wie oben beschrieben, gestattet die Verwendung der Ring-0 walzenstraße eine Verminderung der Anzahl der Walzgerüste in einer Walzenstraße, wobei man eine starke Querschnittsminderung sowohl bei der Herstellung von Rohren als auch bei der Herstellung von Knüppeln auf der gleichen Vorrichtung erzielt. Der Unterschied zwischen den Rohrwalzen und den Knüppelwalzen liegt nur darin, daß kein Dorn in dem Preßwalzgerüst 112 und dem Ringwalzengerüst 113 für die Knüppel verwendet wird.

Vorzugsweise soll die Walzenstraße so ausgelegt werden, daß eine Wahl zwischen den folgenden drei Kombinationen, wie in Fig. 14 dargestellt, ermöglicht wird:

a) Wiedererwärmungsofen 111 mit Preßwalzengerüst 112 und Ringwalzengerüst 113;

b) Kombination gemäß a) mit Dehnungsminderer 115; und c) Kombination von a) mit Temperaturregler 114 und

Dehnungsminderer 115.

Tabelle 4

Übliche Walzstraße

Erfindungsgemäße Walzstraße

	Quers chnitts ab-	Ausrüstung	Querschnittsab	/	Querschnittsab	•
Ausrüstung	messungen in mm		messungen-Rohre	76,30 χ 5t	messungen-
	215 χ 215	Wiedererwärmungsofen	rom		Knüppel mm
Wiedererwärmungsofen	Ϊ	4	215 χ 215		215 χ 215
	2530 χ 63t	Stopfenwalzgerüst	i		I
^; '* S topfenwalz gerüst	I		2530 χ 63 t		2250
ro j ro ι	2700 χ 19t
Streckvorrichtung	I
i	2400 χ 20t				CO
Maßwalzengerüst	I				CD
i	2100 χ 6t				■ II I. ^l cn
Dornwalzengerüst					CjD
i					cn
Wiedererwärmungsofen
1		9
Dehnungsminderer		Ringwalzgerüst		/
		i	1420 χ 6t	1420
	114,30 χ 5t	T emperaturregler
		I
		Dehnungsminderer	>


		/
	76,30

Hierdurch wird der Bereich der Herstellungsmöglichkeiten erweitert, wobei einige Schritte je nach Erfordernis weggelassen werden können. Die Kombination a) ist für die Herstellung von Produkten mit relativ großen Querschnitten geeignet, die Kombination b) ist für die Herstellung von Produkten mit relativ kleinen Querschnitten geeignet, wobei lediglich eine geeignete Anpassung an die Abmessungen 'und Qualitätsanforderungen erforderlich ist und die Kombination c) ist für die Herstellung von .10 Produkten mit relativ kleinen Querschnitten geeignet, wobei eine hohe Anpassung an die Abmessungen und Qualitätsspezifikationen erforderlich ist. Dieses allgemeine Konzept gilt sowohl für Rohre als auch für Knüppel.

- Leerseite

Claims

VOSSIUS VOSSIUS -TAUCHNERfKSU^tMANN RAUH

PATENTANWÄLTE

SIEBERTSTRASSE 4- · SOOO MÜNCHEN 86 ■ PHONE: (OB9) 474O75 CABLE: BEN ZOLP ATENT MÖNCHEN · TELEX 0-29 45 3 VOPAT D

u.Z.: S 809 18. Januar 1984

Case: 83035

NIPPON STEEL CORPORATION Tokyo, Japan

Verfahren und Vorrichtung zum Formen zylindrischer Produkte aus Metall

Patentansprüche 20

ι Verfahren zum Formen zylindrischer Produkte aus Metall, gekennzeichnet durch

- Vorwärtsbewegen eines ringförmigen Werkzeugs (26, 64, 78, 80, 85) mit einem Rundloch (27) oder Vorwärtsbewegen des zylindrischen Produkts (1, 5) aus Metall in axialer Richtung des zylindrischen Produkts (1, 5) aus Metall; und

- exzentrisches Drehen des ringförmigen Werkzeugs

(26, 64, 78, 80, 85) oder des zylindrischen Produkts (1, 5) aus Metall, so daß die Arbeitsfläche des

Rundlochs (27) , durch das das zylindrische Produkt (1, 5) verläuft, sich relativ über den Umfang des zylindrischen Produkts (1, 5) bewegt und dabei die Oberfläche des zylindrischen Produkts (1, 5) radial

5 preßt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das ringförmige Werkzeug (26, 64, 78, 80, 85) drehbar in einer, in einem Werkzeug-

10 halter (17, 61, 83, 87) vorgesehenen öffnung (19)

eingepaßt ist/ wobei die öffnung (19) exzentrisch zur Walzmittellinie angeordnet ist, und der Werkzeughalter (26, 64, 78, 80, 85) koaxial mit der Walzmittellinie gedreht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß mehrere ringförmige Werkzeuge (26, 35, 39, 64, 73, 76, 78, 80/ 85) längs der Walzmittellinie angeordnet sind, wobei die Achsen der Öffnungen der angrenzenden Werkzeuge gegeneinander versetzt sind, und exzentrisch gedreht werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche V bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Phasendifferenz, mit der die angrenzenden ringförmigen Werkzeuge (26, 35, 39, 64, 73, 76, 78, 80, 85) exzentrisch gedreht werden, entsprechend der für das fertige zylindrische Produkt (1, 5) erforderlichen Querschnittsabmessung gesteuert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die angrenzenden ringförmigen Werkzeuge (26, 35, 39, 64, 73, 76, 78, 80, 85) exzentrisch mit einer Phasendifferenz von

35 180° gedreht werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5/ dadurch gekennzeichnet , daß die Arbeitsfläche des Rundlochs (27) des ringförmigen Werkzeugs (78, 80} sich in Richtung des Umfangs erstreckende Rippen

5 (79, 81) aufweist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Rippen (81) spiralförmig ausgebildet sind.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Rippen (79) in Richtung des Umfangs unterbrochen angeordnet sind.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß das ringförmige Werkzeug (64, 85) mittels eines Werkzeughalters (61, 83) so gelagert wird, daß es in einer Ebene senkrecht zur Walzmittellinie kippbar ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß das ringförmige Werkzeug (64, 85) mittels des Werkzeughalters (61, 83) gelagert ist, wobei das ringförmige Werkzeug (6 4, 85) in Bezug auf einer Ebene senkrecht zur Walzmittellinie in einer Zone gekippt ist, wo das ringförmige Werkzeug (64, 85) das zylindrische Produkt (1, 5) berührt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß das ringförmige Werkzeug (85) mittels des Werkzeughalters (83) gelagert wird und in Bezug zu einer zur Walzmittellinie senkrechten Ebene um einen Winkel J/* gekippt ist,

35 der bestimmt ist durch die Gleichung

< < ^An-1

ⁿ~^{1 n A} _n n-1 (n= 1, 2, ...)

wobei A _Λ und A die Querschnittsflächen des zylin-

η-Ί η . ^J

drischen Produkts vor und nach der Bearbeitung auf dem von der Eintrittsseite η-ten ringförmigen Werkzeug (85) sind, A_n die Querschnittsfläche des Materialblocks , A₂ und die·folgenden Werte durch die Rundlochauslegung bestimmt werden und if_ der Quotient der Division der Strecke I_n über die der Materialblock durch jede Umdrehung des Ringwalzenhalters befördert wird, durch die Umfangslänge m_n des Materialblocks ( J^_n = I_nAn_n) ist.

U UU
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß das Formen mittels des ringförmigen Werkzeugs gleichzeitig mit dem Walzen mittels eines Paares Walzen (51, 54), die mindestens auf entweder der Eintritts- oder der Austrittsseite des ringförmigen Werkzeugs (26, 35, 39) angeordnet sind, durchgeführt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß das Walzen mittels

25 mehreren Walzenpaaren durchgeführt wird.
14. Verfahren zum Formen zylindrischer Produkte aus Metall, gekennzeichnet durch - Vorwärtsbewegen eines ringförmigen Werkzeugs (26, 35, 39,64, 73, 76, 78, 80, 85) mit einem Rundloch

(27) oder Vorwärtsbewegen des zylindrischen Produkts (1) aus Metall, wobei das hohle zylindrische Produkt (1) einen darin eingesetzten Dorn (45) trägt, in axialer Richtung des zylindrischen Produkts aus Metall und

--' -^:- *-■ 3Λ01

- exzentrisches Drehen des ringförmigen Werkzeugs (26, 35, 39, 64, 73, 76, 78, 80, 85) oder des zylindrischen, den Dorn (45) tragenden Produkts (1), so daß die Arbeitsfläche des Rundlochs (27), durch das das zylindrische Produkt (1) verläuft, sich relativ über den Umfang des zylindrischen Produkts (1) bewegt und dabei die Oberfläche des zylindrischen Produkts (1) radial preßt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß das zylindrische Produkt durch Aufbringen einer Druckkraft auf das zylindrische Produkt (1) und/oder den Dorn (45) von der Eintrittsseite vorwärtsbewegt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennz eichnet , daß das zylindrische Produkt (1) durch Aufbringen einer Zugkraft auf das zylindrische Produkt und/oder den Dorn (45)

20 von der Austrittsseite vorwärtsbewegt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß das zylindrische Produkt (1) durch Aufbringen einer Druckkraft von der Eintrittsseite und einer Zugkraft von der Austrittsseite auf das zylindrische Produkt (1) und/ oder den Dorn (45) vorwärtsbewegt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung des

Dorns (45) begrenzt ist.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet , daß der Dorn (45) entgegen der exzentrischen Drehrichtung des ring-

1 förmigen Werkzeugs gedreht wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet , daß das Formen mittels des ringförmigen Werkzeugs und des Dorns (45) gleichzeitig mit den Walzen mittels einer Gruppe von Walzen (51 , 5 4), die mit einer öffnung versehen sind, die mindestens an der Eintritts- und Austrittsseite des ringförmigen Werkzeugs und des Doms (45) angeordnet ist, durchgeführt wird.
21. Vorrichtung zum Formen eines zylindrischen Produkts aus Metall, gekennzeichnet durch

- ein Gehäuse (11);

- einen koaxial mit der Walzmittellinie drehbaren, am Gehäuse (11) drehbar angebrachten Werkzeughalter (17, 61, 83, 87) mit einem in Bezug auf die Walzmittellinie exzentrisch versetzten Loch (19);

- ein drehbar in das exzentrische Loch (19) eingepaßtes ringförmiges Werkzeug (26, 64, 78, 80, 85)

mit einem Rundloch (27);

- ein sich an das ringförmige Werkzeug (26, 64, 78, 80, 85) anschließendes zylindtisches Produktlager (107) mit einem Rundloch, das so an dem Gehäuse (11) angeordnet ist, daß das Rundloch (27) koaxial zur Walzmittel

linie angeordnet ist;

- eine Einrichtung zum Drehen des Werkzeughalters (17, 61 , 83, 87); und

- eine Einrichtung zum Drücken des zylindrischen 30 Produkts (1, 5) in das ringförmige Werkzeug (26,

64, 78, 80, 85) und das zylindrische Produktlager koaxial zur Walzmittellinie.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch g e k e η η zeichnet, daß am äußaren Umfang des Werkzeughalters (17) Zähne vorgesehen sind, und die Einrichtung

zum Drehen des Werkzeug-halters ein mit den Zähnen in Eingriff stehendes Ritzel (21) und einen mit dem Ritzel (21) verbundenen Motor (23) umfaßt.
23. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch

gekennzeichnet , daß die Oberfläche der exzentrischen öffnung des Werkzeug-halters (61) konkav und die Oberfläche des äußeren ümfangs des ringförmigen Werkzeugs (64) konvex ausgebildet ist. 10
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, gekennzeichnet durch

- eine Zwischenhülse (91) mit einer zur äußeren Umfangsflache exzentrischen öffnung (92) , wobei der Umfang der Zwischenhülse (91) drehbar in die exzentrische öffnung (88) des Werkzeughalters (87), das ringförmige Werkzeug (26) drehbar in die exzentrische öffnung (92) der Zwischenhülse (91) eingepaßt ist, und mehrere Nuten (93) im Abstand in der Umfangsfläche der exzentrischen Öffnung (92) im Werkzeughalter (87) und in die äußere Umfangsflache der Zwischenhülse (91) eingefräst sind, und

- durch einen in eine Nut eingesetzten Splint (95) , wobei die Nut aus einem

Paar der in den Werkzeughalter

(87) und die Zwischenhülse (91) eingefrästen Nuten (93) besteht, wodurch eine relative Drehung zwischen dem Werkzeughalter (87) und der Zwischenhülse (91) verhindert wird.