DE3423146C2 - Method of making a one-piece metal container - Google Patents

Method of making a one-piece metal container

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Luchaire Sa Paris
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    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/14—Spinning
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen eines ringförmigen Bunds 18 am Boden eines metallischen umlaufenden Gefäßes 1, wobei der Bund mit dem Gefäß einstückig ausgebildet ist. Das Formungsverfahren besteht darin, ein Gefäß 1 auf einem umlaufenden Dorn 2 anzubringen, dessen vorderes Ende 5 in Berührung mit dem Boden 4 des Gefäßes 1 steht, und den Boden 4 mittels einer Reitstockspitze 7 gegen den Dorn 2 zu drücken, wobei die Seitenwand der Reitstockspitze 7 so dimensioniert ist, daß sie die Innenwand des Bunds stützt und profiliert. Durch Drücken wird ein Teil des die Seitenwand des Gefäßes bildenden Metalls in die dem Boden benachbarte ringförmige Zone in Richtung der Reitstockspitze 7 so verschoben, daß der ringförmige Bund 18 gebildet wird. Der Vorgang kann in einem oder mehreren aufeinanderfolgenden Drückschritten erfolgen. Das Drücken erfolgt vorteilhaft mittels wenigstens einer in Umlaufrichtung beweglichen Rolle 8. Das erhaltene Gefäß weist in seiner Verbindungszone hervorragende mechanische Eigenschaften auf. Diese Technik kann zur Herstellung von Triebwerkgehäusen verwendet werden.The invention relates to a method for forming an annular collar 18 on the bottom of a metallic circumferential vessel 1, the collar being formed in one piece with the vessel. The molding process consists in placing a vessel 1 on a rotating mandrel 2, the front end 5 of which is in contact with the bottom 4 of the vessel 1, and pressing the bottom 4 against the mandrel 2 by means of a tailstock tip 7, the side wall of the tailstock tip 7 is dimensioned so that it supports and profiles the inner wall of the collar. By pressing, a part of the metal forming the side wall of the vessel is displaced into the annular zone adjacent to the base in the direction of the tailstock tip 7 so that the annular collar 18 is formed. The process can be carried out in one or more consecutive pressing steps. The pressing is advantageously carried out by means of at least one roller 8 movable in the direction of rotation. The vessel obtained has excellent mechanical properties in its connecting zone. This technique can be used to manufacture engine casings.

Description

Insbesondere bei Großbehältern aus harten Stahlle- 40 2 hält Zwei auf ihren Achsen 10, 11 frei drehbar gelagierungen, die zur Herstellung von Raketen-Trieb- gerte Rollen 8,9 sind beiderseits vom Dorn 2 angeordwerksgehäusen verwendet werden, ist die Bildung des net Jede Rolle 8, 9 ist in einem nicht dargestellten be-Ringwulstes am Boden eines relativ großvolumigen Be- weglichen Kopf gelagert, der in einer durch die Koordihälters durch axiales Einpressen eines Formwerkzeugs naten-Achsen A"und Y gebildeten Ebene etwa parallel praktisch nicht möglich, weil hierzu außerordentlich ho- 45 zur Achse 3 verschoben wird. Die Köpfe können ebenhe Umformkräfte vom Formwerkzeug bzw. vom zylin- falls um eine zur XY Ebene etwa senkrechte Achse drischen Gegenhalter aufgebracht werden müßten. Bei verdreht werden, daß der Winkel zwischen den Rolleneinem derartigen Vorgehen würden auch Fließerschei- achsen 10,11 und der Achse 3 verändert wird,
nungen des Bodenwerkstoffs in radialer Richtung nach Durch eine numerische Steuerung werden die RollenParticularly in the case of large containers made of hard steel, two bearings can rotate freely on their axes 10, 11, which are used to manufacture rocket propulsion rollers 8, 9 on both sides of the mandrel 2, the formation of the net is each roller 8, 9 is mounted in a be-ring bead, not shown, at the bottom of a relatively large-volume movable head, which is approximately parallel in a plane formed by the coordinate holders by axially pressing in a molding tool naten-axes A ″ and Y, because this is practically impossible extremely high to axis 3. The heads may have to exert even deformation forces from the molding tool or from the cylindrical counterholder around an axis approximately perpendicular to the XY plane also flow control axes 10,11 and axis 3 is changed,
openings of the floor material in the radial direction. By a numerical control, the roles

außen auftreten, was zwangsläufig zu einem über die 50 8,9 mit den Köpfen längs der Außenwand des Gehäuses Behälterseitenwand vorstehenden Ringwulst führt, der 1 in der Bildungszone des Ringbundes verschoben undoccur outside, which inevitably leads to an over the 50 8.9 with the heads along the outer wall of the housing Container side wall protruding annular bead leads, which moved 1 in the formation zone of the collar and

auf seiner gesamten Fläche gegen das vordere Ende 5 des Doms 2 gedrückt Die Seitenwand 6 des Doms 2 wird mit geringem Spiel von der Seitenwand 14 des Gefäßes 1 bedeckt.pressed against the front end 5 of the dome 2 over its entire surface. The side wall 6 of the dome 2 is covered by the side wall 14 of the vessel 1 with little play.

Gegen die Außenfläche des Bodens 4 wird ein umlaufender Gegenhalter 7 in Richtung des Pfeils F gedrückt, der um die Achse 3 frei drehbar gelagert ist und der den Boden 4 in Druckanlage am vorderen Ende 5 des DomsA circumferential counter-holder 7 is pressed against the outer surface of the base 4 in the direction of the arrow F, which is freely rotatable about the axis 3 and which the bottom 4 in pressure system at the front end 5 of the dome

dann nur durch besondere Bearbeitungsvorgänge wieder entfernt werden könnte.could then only be removed again by special processing operations.

Aus der EP-OS 00 51 121 ist ein Verfahren zur Formung eines Ringbundes am Boden eines zylindrische^ Metallbehälters unter Verwendung eines geschmiedeten Rohlings bekannt, bei dem die Seitenwände ebenfalls durch Rolldrücken verlängert und der Ringbund durch Schmieden ausgeformt werden. Die hierzu notrollen auf der umlaufenden Außenwand unter Ausübung eines vorgegebenen Andrucks ab, der ein Fließen des Metalls längs der Mantellinie der Außenwand bewirkt From EP-OS 00 51 121 a method for forming an annular collar at the bottom of a cylindrical ^ Metal container using a forged blank known, in which the side walls also extended by roll pressing and the collar formed by forging. The emergency roles for this on the circumferential outer wall while exerting a predetermined pressure, which creates a flow of the metal along the surface line of the outer wall

Die Rollen 8,9 bewegen sich längs der Außenwand 12 des Gefäßbodens auf einer schraubenförmigen Bahn, die an der Übergangszone 13 des Bodens 4 zur Seitenwand 14 beginnt und in Richtung der Seitenwand 15 desThe rollers 8, 9 move along the outer wall 12 of the bottom of the vessel on a helical path, which begins at the transition zone 13 of the bottom 4 to the side wall 14 and in the direction of the side wall 15 of the

wendigen Arbeitsgänge sind jedoch aufwendig und diie 60 Gegenhalters 7 verläuft. Die Stirnfläche 16 des Gegenauf diese Weise erhaltenen Behälter erfüllen nicht die halters 7 legt sich fest an den Boden 4 an, der eine hohen Maßhaltigkeits-Anforderungen, die insbesondere
an die Gehäuse von Raketentriebwerken gestellt werHowever, agile operations are complex and the 60 counter holder 7 runs. The end face 16 of the container obtained in this way does not meet the holder 7 rests firmly on the base 4, which has high dimensional accuracy requirements, in particular
to the housings of rocket engines who

den.the.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Heirstellen eines einstückigen Metallbehälters, insbesondere eines Triebwerkgehäuses, zu schaffen, bei dem mit relativ geringen Umformkräften ein in seiner WandstärkeThe object of the invention is to provide a method for marriage to create a one-piece metal container, in particular an engine housing, in which with relative low forming forces in its wall thickness

entsprechende Form annimmt.takes the appropriate form.

Die Seitenwand 15 des Gegenhalters 7 dient als Anlage für die Innenwand des Ringbunds während seiner Formung.The side wall 15 of the counter holder 7 serves as a system for the inner wall of the collar during its formation.

Unter diesen Bedingungen formt das von den Rollen 8, 9 verdrängte Metall allmählich einen Wulst, der die Seitenfläche 15 des Gegenhalters 7 teilweise bedeckt.Under these conditions, the metal displaced by the rollers 8, 9 gradually forms a bead which the Side surface 15 of the counter holder 7 partially covered.

Bei harten Metallen wie Stahl wird warm umgeformt Eine Heizeinrichtung bringt wenigstens die von den Rollen 8, 9 zu bearbeitende Zone auf die gewünschte Temperatur und hält diese während des gesamten Form Vorganges aufrecht Es kann mit Hochfrequenz, mit Brennern oder mit anderen Mitteln beheizt werden, und zwar bei Stählen, auf Temperature η in der Größenordnung von 850 bis 900° C.Hard metals such as steel are hot-formed. A heating device brings at least that from the Rolls 8, 9 zone to be processed to the desired temperature and maintains this during the entire process Form process upright It can be heated with high frequency, with burners or other means, in the case of steels, to temperature η of the order of magnitude from 850 to 900 ° C.

F i g. 2 zeigt den Beginn der Formung des Ringbundes unter Bildung eines ringförmigen Wulsts 17 und Fig.3 to den fertig geformten Ringbund 15. In den F i g. 1 bis 3 verlaufen die Achsen 10,11 der Rollen 8,9 parallel zur Achse 3. Es kann auch von Vorteil sein, die Achsen 10, 11 gegenüber der Achse 3 unter einen Winkel zu neigen, der während der von den Rollen ausgeführten aufeinanderfolgenden Schritte verändert werden kann. Die Rollen 8,9 sind längs der Achse 3 im allgemeinen gegeneinander versetzt. Es können 1 bis 3 oder mehr Rollen vorgesehen sein. Die numerische Steuerung ermöglicht die Verschiebung der Rollen in aufeinanaerfolgenden kontrollierten Schritten, was die Herstellung eines Bunds ermöglicht, dessen Abmessungen voll reproduzierbar sind.F i g. 2 shows the beginning of the formation of the annular collar with the formation of an annular bead 17 and FIG. 3 to the finished formed ring collar 15. In the F i g. 1 to 3, the axes 10, 11 of the rollers 8, 9 run parallel to the Axis 3. It can also be advantageous to incline axes 10, 11 at an angle with respect to axis 3, which can be modified during the successive steps performed by the roles. The roles 8, 9 are generally offset from one another along the axis 3. There can be 1 to 3 or more roles be provided. The numerical control enables the roles to be shifted in succession controlled steps, which enables the production of a bundle whose dimensions are fully reproducible are.

An die Formung des Ringbunds kann sich bei Bedarf eine Wärmebehandlung des Gefäßes und eine Bearbeitung der Außenfläche und/oder der Innenfläche des Gefäßes anschließen, um eventuelle Oberflächenfehler zu beseitigen und die Abmessungsgenauigkeit zu erhöhen.If necessary, the formation of the collar can be followed by a heat treatment of the vessel and machining the outer surface and / or the inner surface of the vessel in order to avoid any surface defects eliminate and increase the dimensional accuracy.

Schließlich kann ein warmes oder kaltes Rolldrücken der Seitenwand 14 des Gefäßes ausgeführt werden, um die Seitenwand zu verlängern oder zu verdünnen.Finally, hot or cold roll pressing of the side wall 14 of the vessel can be performed to to lengthen or thin the sidewall.

Es ist auch möglich, in den Boden des Gefäßes, meistens in Nähe der Achse, eine öffnung zu bohren.It is also possible to drill an opening in the bottom of the vessel, mostly in the vicinity of the axis.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

4040

5050

eoeo

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum Herstellen eines einstückigen Metallbehälters, insbesondere eines Triebwerkgehäuses, mit verdicktem Boden und daran außen angeformtem Ringwulst, bei welchem der Metallbehälter auf einem drehangetriebenen Dorn praktisch spielfrei angeordnet wird und ein zylindrischer Gegleichmäßiger Ringwulst am Behälterboden in Verlängerung der Behälterseitenwände angeformt werden kann.1. A method for producing a one-piece metal container, in particular an engine housing, with a thickened base and an annular bead formed on the outside, in which the metal container is arranged on a rotary driven mandrel with practically no play and a cylindrical counterbalance Annular bead can be formed on the container bottom as an extension of the container side walls can. Diese Aufgabe wird erfindungigemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claim 1 Gegenüber dem bekannten Vorgehen bietet die Erfindung den praktisch wesentlichen Vorzug einer mehrfachen Verkleinerung der Umformkräfte, was insbeson-Compared to the known procedure, the invention offers the practically essential advantage of a multiple Reduction of the forming forces, which in particular genhalter von kleinerem Durchmesser als der Ge- io dere bei der Herstellung von hochfesten TriebwerkgeCounterholders with a smaller diameter than the counterpart used in the manufacture of high-strength engine housings fäßboden gegen die Außenfläche des Gefäßbodens gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch radiales und axiales Abstrecken das Material der Behälterwand (14) im Bereich des Behälter-the bottom of the vessel is pressed against the outer surface of the bottom of the vessel, characterized in that that by radial and axial stretching the material of the container wall (14) in the area of the container häusen eine besondere Rolle spielt Durch das erfindungsgemäß angewandte Verfahren wird eine gleichmäßige und weitgehend ungestörte Faserstruktur in den Umformbereichen erzielt, die eine gesteigerte Festigbodens (4) in Richtung auf den Behälterboden (4) 15 keit der besonders hochbeanspruchten Übergangszoüber diesen hinaus zur Ausbildung des Ringwulstes nen zwischen den Seitenwänden, dem Boden und dem (18) verdrängt wird.housing plays a special role. The method used according to the invention results in a uniform and largely undisturbed fiber structure is achieved in the deformed areas, which increases the firmness of the soil (4) in the direction of the container bottom (4) 15 speed of the particularly highly stressed transition zone this addition to the formation of the annular bulges between the side walls, the floor and the (18) is displaced. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringwulst (18) in mehreren Urnformvorgängen gebildet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the annular bead (18) in several Urnformvorgangs is formed. angeformten Ringbund bewirktmolded collar causes Zweckmäßig kann der Ringwulst in mehreren Umformvorgängen gebildet werden.The annular bead can expediently be formed in several forming processes. Im folgenden wird die Herstellung eines Behälters nach dem erfindungsgemäßen Verfahren anhand einer in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung im einzelnen beschrieben. Es zeigtIn the following, the production of a container by the method according to the invention is based on a The device shown in the drawing is described in detail. It shows F i g. 1 einen Axialschnitt eines zylindrischen Metall-F i g. 1 an axial section of a cylindrical metal Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen 25 gefäßes vor dem Formen des Ringbunds am Boden,
eines einstückigen Metallbehälters, insbesondere eines F i g. 2 den Formenvorgang zur Ausbildung des Ring-The invention relates to a method for producing a vessel prior to forming the collar on the bottom,
a one-piece metal container, in particular a FIG. 2 the molding process for the formation of the ring Triebwerkgehäuses mit den im Oberbegriff des Patent- bunds am Gefäßboden,
anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. F i g. 3 das cinde des Formens des Ringbunds.Engine housing with the generic term of the patent bundle on the bottom of the vessel,
claim 1 specified features. F i g. 3 the cinde of forming the collar. Aus der US-PS 34 11 334 ist ein derartiges Verfahren Wie dargestellt, wird ein einstückiges Metallgefäß 1From US Pat. No. 3,411,334, such a method, as shown, is a one-piece metal vessel 1 bekannt, bei dem die Seitenwand eines zylindrischen 30 auf einen zylindrischen Dorn 2 aufgebracht, der um eine Behälters durch radiales Andrücken und eine damit Achse 3 gedreht wird. Der Boden 4 des Gefäßes 1 wird kombinierte axiale Vorschubbewegung verdünnt wird,
um durch die dabei auftretende Materialverdrängung
die Behälterhöhe zu vergrößern. Gleichzeitig kann dadurch auch die Wandstärke des Behälters vergleichmäßigt werden. Ein äußerer Ringbund am Behälterboden
in Verlängerung der Behälterwände wird durch axiales
Einpressen eines vollzylindrischen Gegenhalters in den
Behälterboden erreicht.known, in which the side wall of a cylindrical 30 is applied to a cylindrical mandrel 2, which is rotated around a container by radial pressure and an axis 3 therewith. The bottom 4 of the vessel 1 is diluted combined axial feed movement,
to by the material displacement that occurs in the process
to increase the container height. At the same time, the wall thickness of the container can also be made more even. An outer ring collar at the bottom of the container
in extension of the container walls is through axial
Pressing a fully cylindrical counter holder into the
Container bottom reached.
DE3423146A 1984-02-02 1984-06-22 Method of making a one-piece metal container Expired DE3423146C2 (en)

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