DE4226402C2

DE4226402C2 - Verfahren zur Herstellung von langen dickwandigen Rohren durch Biegen aus einer Metallplatte und Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE4226402C2
Application number: DE19924226402
Authority: DE
Inventors: P-Gerhard Dr Ing Althaus
Original assignee: ALTHAUS P GERHARD DR ING
Current assignee: KUEHN, HEINZ, 44879 BOCHUM, DE
Priority date: 1992-08-10
Filing date: 1992-08-10
Publication date: 1994-06-01
Anticipated expiration: 2012-08-11
Also published as: DE4226402A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von langen dickwandigen Rohren durch Biegen aus einer Metallplatte, wobei

- die Metallplatte auf zwei beabstandete Auflagestellen in einem Werkzeugunterteil so aufgelegt wird, daß sie auf einer der beiden Auflagestellen im Bereich ihres einen Längsrandes aufliegt,
- ein gegenüber dem Abstand zwischen den Auflagestellen schmaleres, kreisförmig ballig ausgeführtes Werkzeugoberteil auf die Metallplatte drückt und diese unter plastischer Verformung in einer in deren Längsrichtung verlaufenden Biegelinie soweit zwischen die Auflagestellen biegt, bis der Bereich der Metallplatte unterhalb des Werkzeugoberteils etwa den Radius der balligen Kreisform des Werkzeugoberteils angenommen hat,
- das Werkzeugoberteil angehoben und die Metallplatte quer zu ihrer Längsrichtung gegenüber den beiden Auflagestellen verschoben wird,
- der einzelne Biegevorgang so oft wiederholt wird, bis die Längsmittellinie der Metallplatte etwa in der vertikalen Längsmittelebene des Werkzeugoberteils zu liegen kommt,
- anschließend die gleichen Biegevorgänge ausgehend von dem anderen Längsrand der Metallplatte, durchgeführt werden.

Ein bekanntes Herstellverfahren von Rohren, auch von dickwandigen Rohren, ist das 3-Walzen-Biegeverfahren.

Hierbei werden die beiden Auflagestellen des Werkzeugunterteils von zwei im Abstand zueinander und mit ihren Mittelachsen parallel zueinander verlaufenden, rotierend gelagerten Walzen gebildet. Das Oberteil ist als eine rotierende Walze ausgeführt, die zwischen den beiden Walzen im Oberteil verlaufend angeordnet sind, wobei deren tiefstliegende Mantellinie um das Biegemaß tiefer liegt als die höchstliegende Mantel Linie der beiden Walzen im Werkzeugunterteil. Durch Antrieb mindestens einer der Walzen wird die Metallplatte quer zu ihrer Längserstreckung hindurchgerollt. Aufgrund der großen Spannweite der 3-Walzen-Biegevorrichtung kann jedoch nur eine begrenzte Biegekraft erzeugt werden. Ab einer bestimmten Wandstärke und Rohrlänge wird die erforderliche Biegekraft so groß, daß die Metallplatte, um die Biegekräfte zu reduzieren, auf über 800°C erwärmt werden muß. Das Erwärmen der Metallplatte fuhrt einerseits zu hohen Herstellungskosten und andererseits bei bestimmten Werkstoffen zu einer negativen Beeinflussung ihrer Eigenschaften, z. B. der Festigkeit. Daher ist es häufig unerläßlich, auch lange und dickwandige Rohre durch Kaltverformung herzustellen.

Bei einem z. B. aus der DE 31 23 319 A1 bekannten Herstellverfahren der eingangs bezeichneten Gattung werden Rohre im Kaltverformungsprozeß in sogenannten Abkantpressen hergestellt. Hierbei werden die Metallplatten im Werkzeugunterteil auf zwei linienförmige, parallel zueinander verlaufende Auflagestellen gelegt und ein von oben, zwischen den Auflagestellen auf die Metallplatte drückendes leistenförmiges Oberteil, das eine ballige Preßfläche aufweist, verbiegt die Metallplatte rinnenförmig zwischen die beiden Auflagestellen im Unterteil. Danach wird das Werkzeugoberteil angehoben und die Metallplatte quer zur Längserstreckung des Oberteils um eine etwa dessen Breite entsprechende Strecke weiterbefördert, bis nach einer Vielzahl von Einzelbiegevorgängen das fast geschlossene Rohr entstanden ist. Da bei diesem Verfahren die Umformarbeit bei einem Einzelbiegevorgang, wie im zuvor beschriebenen Verfahren, groß ist, ist eine hohe Preßkraft erforderlich, die entweder ein Erwärmen der Metallplatte verlangt oder zu hohem maschinenbaulichen Aufwand führt. Um z. B. ein Rohr mit einer Wandstärke von 60 mm und einer Länge von 10 m nach diesem Verfahren in Kaltverformung zu fertigen, sind Preßkräfte von ca. 15 × 10⁷ N erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von langen und dickwandigen Rohren im Kaltverformungsprozeß zu schaffen, bei dem gegenüber den bekannten Verfahren die Biegekraft wesentlich herabgesetzt wird. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der einzelne Biegevorgang durch ein entlang der Biegelinie fortschreitendes Biegen der Metallplatte erfolgt, wobei das Werkzeugoberteil und die Metallplatte eine Relativbewegung zueinander in Richtung der Biegelinie ausführen und dabei das Werkzeugoberteil auf der Metallplatte abrollt. Bei diesem Verfahren ist gegenüber dem bekannten Verfahren eine 30- bis 50fach geringere Umformkraft aufzuwenden. Hieraus resultiert ein entsprechend geringerer maschinenbaulicher Aufwand.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, daß die Relativbewegung in einem Verfahren des Werkzeugoberteils gegenüber der Metallplatte oder des Werkzeugunterteils zusammen mit der Metallplatte gegenüber dem Werkzeugoberteil besteht. Letztere Verfahrensvariante benötigt zwar eine längere Arbeitsstrecke, ermöglicht jedoch einen noch geringeren maschinenbaulichen Aufwand.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugoberteil aus einer Rolle besteht; eine weitere derartige Vorrichtung dadurch, daß das Werkzeugoberteil aus einer Rolle besteht und die beiden Auflagestellen von zwei Rollen gebildet werden, deren Achsen fluchten und stets vertikal unter der Achse der das Werkzeugoberteil bildenden Rolle liegen.

In letzterem Fall müssen die das Unterteil bildenden Rollen und die das Oberteil bildende Rolle selbstverständlich miteinander gekoppelt werden, da sie gemeinsam gegenüber der Metall- bzw. Blechplatte in Richtung der mittleren Biegelinie verfahren werden müssen.

Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung beispielhaft an zwei unterschiedlichen Vorrichtungen.

In den Fig. 1 bis 4 ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Rohren gezeigt, bei der das Werkzeugunterteil aus einem Bett 1 besteht, in das Walzen 2, 3 mit ihrer Längsachse in Richtung der Längserstreckung des Bettes rotierend eingelassen sind. Diese Walzen bilden linienförmige Auflagestellen 4, 5 für die Metallplatte 6, aus der das Rohr 7 kalt geformt werden soll. Das Oberteil 8 wird von der Rolle 9 gebildet, die in einen U-förmigen Träger 10, der in vertikaler Richtung X, Y verstellbar ist, eingesetzt ist (Fig. 1).

Zur Herstellung eines Rohres wird die Metallplatte 6 auf die Walzen 2, 3 aufgelegt, und zwar so, daß eine der Längskanten bzw. -ränder 11, 12 entlang und in Nachbarschaft einer der Walzen 2, 3 verläuft und mit dem Bereich einer Querkante 13 unterhalb der Rolle 9 zu liegen kommt (Fig. 2). Dann wird die Rolle 9 in Richtung Y auf die Metallplatte 6 herabgefahren, und zwar soweit, bis sie die Metallplatte 6 zwischen den beiden Walzen 2, 3 in einem solchen Radius R1 verbogen hat, der dem Radius R des Rohres 7 entspricht Fig. 3. Dabei muß der Rückfederungsgrad der Blechplatte berücksichtigt werden. Damit die Rolle 9 beim Verbiegen der Metallplatte 6 auf dieser keine Kerbspalten erzeugt, ist die Rolle 9 auf ihrer Umfangsfläche 14 ballig ausgeführt, wobei der Radius R2 dieser Balligkeit dem Radius R des Rohres 7 entspricht oder geringfügig kleiner ist. Anschließend wird die Rolle 9 in Richtung Z über die Metallplatte 6 oder wird das Bett 1 gemeinsam mit der Metallplatte in Richtung U gefahren. Hierbei ergibt sich eine rinnenförmige Ausbiegung der Metallplatte 6 wie in Fig. 3 dargestellt. Nach diesem Einzelbiegevorgang wird die Rolle 9 in Richtung X angehoben und die Blechplatte in Richtung V verfahren, und zwar etwa um die Breite B der Rolle 9. Das Verfahrmaß richtet sich jedoch nach dem Abstand A der beiden Walzen 2, 3. Danach erfolgt ein neuer Einzelbiegevorgang wie vorstehend beschrieben. Diese Einzelbiegevorgänge werden so häufig wiederholt, bis die Längsmittellinie 17 der Metallplatte 6 etwa in die Mitte zwischen den beiden Walzen 2, 3 zu liegen kommt. In dieser Position kommt die Längskante 12 in die Position, wie sie aus der Fig. 4 hervorgeht. Nunmehr wird die Metallplatte 6 so auf das Unterteil gelegt, daß die Längskante 11 der Metallplatte in die Nähe der Walze 2 zu liegen kommt, und die Einzelbiegevorgänge werden solange wiederholt, bis die Rolle 9 die Längsmittellinie 17 der Blechplatte wieder erreicht hat. Nach diesen Verfahrensschritten ergibt sich das Rohr 7 in der Form, wie es in Fig. 4 gezeigt ist.

In den Fig. 5 bis 8 ist eine weitere Biegevorrichtung dargestellt, die sich im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß das Werkzeugunterteil aus zwei Rollen 15, 16 besteht. Diese beiden Rollen 15, 16 ersetzen die in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Walzen 2, 3. Diese Rollen 15, 16 entsprechen im wesentlichen der Rolle 9. Die Mittelachsen der Rollen 15, 16 sind fluchtend angeordnet, wobei ihre gemeinsame Mittelachse direkt senkrecht unter der Mittelachse der Rolle 9 angeordnet ist. Dabei ist die Aufnahme der Rollen 15, 16 mit dem Träger 10 der Rolle 9 gekoppelt; die Rollen fahren gemeinsam entlang der mittleren Biegelinie eines jeden einzelnen Biegevorgangs. Ansonsten läuft das Verfahren mit der Vorrichtung gemäß Fig. 5 bis 8 entsprechend ab wie bei der Vorrichtung nach den Fig. 1 bis 4. Entsprechende Teile dieser Vorrichtung haben deshalb auch die entsprechenden Bezugszahlen. Die Fig. 5 entspricht dabei der Fig. 1, die Fig. 6 der Fig. 2, die Fig. 7 der Fig. 3 und die Fig. 8 der Fig. 4.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von langen dickwandigen Rohren durch Biegen aus einer Metallplatte, wobei

- die Metallplatte auf zwei beabstandete Auflagestellen in einem Werkzeugunterteil so aufgelegt wird, daß sie auf einer der beiden Auflagestellen im Bereich ihres einen Längsrandes aufliegt,
- ein gegenüber dem Abstand zwischen den Auflagestellen schmaleres, kreisförmig ballig ausgeführtes Werkzeugoberteil auf die Metallplatte drückt und diese unter plastischer Verformung in einer in deren Längsrichtung verlaufenden Biegelinie soweit zwischen die Auflagestellen biegt, bis der Bereich der Metallplatte unterhalb des Werkzeugoberteils etwa den Radius der balligen Kreisform des Werkzeugoberteils angenommen hat,
- das Werkzeugoberteil angehoben und die Metallplatte quer zu ihrer Längsrichtung gegenüber den beiden Auflagestellen verschoben wird,
- der einzelne Biegevorgang so oft wiederholt wird, bis die Längsmittellinie der Metallplatte etwa in der vertikalen Längsmittelebene des Werkzeugoberteils zu liegen kommt,
- anschließend die gleichen Biegevorgänge, ausgehend von dem anderen Längsrand der Metallplatte, durchgeführt werden,

dadurch gekennzeichnet, daß der einzelne Biegevorgang durch ein entlang der Biegelinie fortschreitendes Biegen der Metallplatte (6) erfolgt, wobei das Werkzeugoberteil und die Metallplatte eine Relativbewegung zueinander in Richtung der Biegelinie ausführen und dabei das Werkzeugoberteil auf der Metallplatte abrollt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativbewegung in einem Verfahren des Werkzeugoberteils gegenüber der Metallplatte besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativbewegung in einem Verfahren des Werkzeugunterteils zusammen mit der Metallplatte gegenüber dem Werkzeugoberteil besteht.

4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugoberteil (8) aus einer Rolle (9) besteht.

5. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugoberteil aus einer Rolle (9) besteht und die beiden Auflagestellen von zwei Rollen (15, 16) gebildet werden, deren Achsen fluchten und stets vertikal unter der Achse der das Werkzeugoberteil bildenden Rolle liegen.