DE4240246C2 - Verfahren zur Herstellung eines dickwandigen Rohres geringen Durchmessers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines dickwandigen Rohres geringen Durchmessers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein dickwandiges Rohr geringen Durchmessers, das für ein Kraftstoffeinspritzrohr eines Dieselmotors verwendet wird, muß eine glatte Innenoberfläche aufweisen, um den Widerstand im Innern des Rohres zu reduzieren und das Verstopfen an der Einspritzdüse zu verhindern. Zusätzlich ist es erforderlich, daß Defekte, insbesondere mikroskopische Risse an der inneren Umfangsoberfläche des Rohres verringert werden, um dem Rohr zu erlauben, sich wiederholenden Ermüdungserscheinungen unter Hochdrücken zu widerstehen.

Dieser Typ des dickwandigen Rohres mit geringem Durchmesser wird durch ein Verfahren hergestellt, das sich wiederholende Rohrstreck- bzw. Rohrziehverfahrensschritte und Wärmebehandlungsschritte umfaßt, die an dem zu behandelnden Rohr ausgeführt werden (ein ursprüngliches Kohlenstoffstahlrohr). Das zu behandelnde Rohr besitzt innen eine schwarze Außenschicht, die Risse und konkave Falten darauf aufweist, weil es ein nahtloses Rohr ist und durch einen Kaltziehprozeß hergestellt wird. Wenn ein Verfahren zum Entfernen der schwarzen Außenschicht am zu behandelnden Rohr ausgeführt wird, wobei chemische Mittel, beispielsweise säurehaltige Flüssigkeit, verwendet werden, ist es schwierig, die schwarze Außenschicht vollständig zu entfernen, um die innere Umfangsoberfläche des zu behandelnden Rohres in eine gleichmäßige metallische Oberfläche umzuwandeln, so daß die schwarze Außenschicht oftmals zurückbleibt.

Dies kann zum Verstopfen der Düse infolge eines Stückes der schwarzen Außenschicht führen, das sich abpellt, wenn solch ein Rohr als ein Kraftstoffeinspritzrohr für einen Dieselmotor verwendet wird.

Der Anmelder hat in einer geprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 51-21391 ein Verfahren zur Herstellung eines dickwandigen Kohlenstoffstahlrohres geringen Durchmessers vorgeschlagen, bei dem, bei Ausbildung eines zu behandelnden Rohres in ein dickwandiges Rohr geringen Durchmessers, eine an der inneren Umfangsoberfläche des zu behandelnden Rohres befindliche schwarze Außenschicht vorab (nachfolgend als anfängliches inneres Zerspanen bezeichnet) durch ein mechanisches Mittel (Rohren, Räumen etc. oder Schleifen) entfernt, um die gesamte Oberfläche im Innern des Rohres in eine metallische Außenschicht umzuwandeln. Das vorgeschlagene Verfahren macht es möglich, ein dickwandiges Kohlenstoffstahlrohr geringen Durchmessers mit einer inneren Umfangsoberfläche zu erhalten, die besonders glatt und hervorragend in der Kreisförmigkeit und Gleichmäßigkeit ist, und die im wesentlichen keine schwarze Außenschicht an ihrer inneren Oberfläche aufweist.

Mit dem anfänglichen inneren Zerspanen gemäß dem oben beschriebenen Vorschlag ist es möglich, beinahe die gesamte schwarze Außenschicht, den Schmutzgehalt, die Falten und Flecken zu entfernen, die auf einer inneren Umfangsoberfläche des zu behandelnden Rohres zurückgeblieben sind, die durch ein Warmwalzen entstanden ist. Wenn das zu behandelnde Rohr sehr ungleichförmig in der Dicke und sehr exzentrisch ist, können dennoch einige solcher Makel zurückbleiben und es ist nicht möglich während des Herstellungsverfahrens für ein dickwandiges Rohr geringen Durchmessers zusätzlich diese Makel zu beseitigen, die während eines nachfolgenden Rohstreckverfahrensschrittes, der am zu behandelnden Rohr ausgeführt wird, neu eingebracht werden.

Bei der Herstellung dieses Typs eines dickwandigen Rohres geringen Durchmessers, werden konkave Falten an der inneren Umfangsoberfläche des zu behandelnden Rohres während eines Rohrstreckverfahrensschrittes erzeugt, der am zu behandelnden Rohr nach der anfänglichen inneren Zerspanung ausgeführt wird. Die Falten verschließen und verändern dann die mikroskopischen Risse. Auch wenn die schwarze Außenschicht entfernt wird, wobei die Innenbearbeitung gemäß dem oben vorgeschlagenen Verfahren angewendet wird, können Risse von einer Größe bis zu 8 µm erzeugt werden (Fig. 5 zeigt einen Riß von 74 µm als Beispiel). Wenn die oben beschriebene anfängliche Bearbeitung nicht ausgeführt wird, können Risse von einer Größe bis zu 300 µm erzeugt werden (Fig. 6 zeigt einen Riß von 135 µm als Beispiel). Weiterhin sind zu behandelnde Rohre häufig ungleich in der Dicke und Exzentrizität, weil sie durch Warmwalzen hergestellt werden.

Solche zu behandelnde Rohre werden beispielsweise durch ein Tiefbohrverfahren hergestellt, wobei ein Schneidwerkzeug in ein zu behandelndes Rohr gedrückt wird, das an einem Ausleger befestigt ist, während es gedreht wird. (Dieses Verfahren verwendet ein Werkzeug, das als Tiefbohrer bezeichnet wird, der zum Erhalten der Linearität einer Bohrung entsprechend ausgerichtet ist; diese Technik wurde eingesetzt, um zu verhindern, daß die zu bearbeitende Bohrung exzentrisch oder gebogen verläuft. Da das Schneiden während des Vorschubes des Werkzeuges ausgeführt wird, wird ein großer Schnittwiderstand auf das Werkzeug ausgeübt und das Verfahren kann infolge der Durchbiegung der Welle, verursacht durch die Schubkraft, nicht kontinuierlich ausgeführt werden, ohne daß die Dicke der Welle vergrößert wird. Wenn eine dicke Welle verwendet wird, um die Festigkeit zu verbessern, kann das Werkzeug ohne Nachformen der inneren Umfangsoberfläche des zu behandelnden Rohres gerade zugeführt werden, das infolge der ungleichen Dicke exzentrisch ist. In diesem Fall kann die schwarze Außenschicht dennoch unbeschnitten verbleiben, wenn ein Werkzeug verwendet wird, das dicker ist als der Innendurchmesser.

Aus der DE-PS 3 10 771 ist ein Verfahren zur Herstellung dünnwandiger Rohre aus Metall bekannt, bei dem das Ausstrecken des dickwandigen Vorprodukts in zahlreichen, aufeinanderfolgenden Ziehschritten ohne Zwischenglühung erfolgt, wobei der Querschnitt annähernd gleichmäßig jeweils um einen geringen Betrag verändert werden soll. In dieser Druckschrift wird als überraschend herausgestellt, daß gerade bei einem langsamen, in kleinen Stufen erfolgenden Ziehen ohne Zwischenglühung eine Härtung des Materials zunächst mehr an der Oberfläche auftritt und der Kernbereich eine auf längere Zeit noch verwertbare Dehnbarkeit und Streckfähigkeit besitzt.

Die DE-PS 8 78 504 beschreibt eine Vorrichtung zum Aufweiten der Kühlrohre von Kontaktöfen. Ein solches Aufweiten bzw. Aufdornen wird durch einen freifliegenden Kolben durchgeführt, der unter hohem hydraulischen Druck durch die aufzuweitenden Rohre getrieben wird. Gegebenenfalls können solche Kolben in einer Reihe mit abgestuft größer werdenden Durchmessern angeordnet werden.

Die DE-PS 6 48 920 beschreibt ein Verfahren und eine Anordnung zur Wärmebehandlung von Metallteilen, nämlich einen Induktionsofen, der dazu eingesetzt wird, die zu verformenden Metallteile zwischen einzelnen Ziehverfahrensschritten einer Zwischen-Wärmebehandlung zu unterziehen. Auf diese Weise sollen auch Rohre der verschiedensten Querschnitte und Wandstärken verformt werden.

Die vorliegende Erfindung ist unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Situation in bezug auf den Typ eines dickwandigen Rohres kleinen Durchmessers entstanden.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines dickwandigen Rohres dünnen bzw. kleinen Durchmessers zu schaffen, bei dem innen eine schwarze Außenschicht, die während des wiederholten Kaltziehens und Wärmewalzens erzeugt wird, vollständig für ein zu behandelndes Rohr beseitigt wird, das ungleich in der Dicke und Exzentrizität ist. Wenn auch mikroskopische Risse während eines Rohrstreckverfahrensschrittes nach dem anfänglichen inneren Zerspanen gebildet werden, sollen diese zuverlässig entfernt werden, wobei ein Rohr mit einer inneren Umfangsoberfläche hoher Qualität erzeugt werden soll, das eine besonders hohe Sicherheit gegen sich wiederholenden Innendruck bietet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Wenn ein einen Rohrstreckverfahrensschritt und einen Wärmebehandlungsschritt einschließendes Verfahren mehrmals an einem zu behandelnden Rohr, vorzugsweise nach anfänglicher innerer Zerspanung, wiederholt wird, um ein Rohr mit gewünschtem Innen- und Außendurchmesser gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines dickwandigen Rohres geringen Durchmessers herzustellen, wird eine Kernstange, die beispielsweise ein Schneideblatt an ihrem einen Ende aufweist, ins Innere des zu behandelnden Rohres durch dessen Ziehen relativ zum behandelnden Rohr bewegt und das zu behandelnde Rohr und die Kernstange werden in relative Drehung vor einem Rohrstreckverfahrensschritt bei einer Verfahrensstufe nahe der Endverfahrensstufe, um den Rohrdurchmesser gering zu machen, versetzt. Infolgedessen wird wenn das zu behandelnde Rohr ungleichmäßig in Dicke und Exzentrizität ist, ein die innere Umfangsfläche nachformender Schneideprozeß ausgeführt, um eine schwarze Außenschicht, die während des Warmwalzens entsteht, vollständig zu entfernen. Darüber hinaus können, wenn mikroskopische Risse, konkave Falten und dergleichen erneut in einem Rohrstreckverfahren vor dem Schneideprozeß erzeugt werden, solche Makel beseitigt werden. Da in diesem Fall der Durchmesser des Rohres gering wird, wenn es in die Nähe der letzten Rohrstreckverfahrensstufe gelangt und das Rohr durch ein Ziehverfahren behandelt wird, wird kein großer Schneidewiderstand auf die Kernstange ausgeübt und nur das Schneidedrehmoment und die Schubkraft, die durch das Ziehen erzeugt werden, werden ausgeübt. Daher ist es möglich, eine Kernstange mit geringem Durchmesser zu verwenden, die weniger starr im bezug auf das zu behandelnde Rohr ist und die eine gute Nachformeigenschaft aufweist, wobei der Schneideprozeß unter einer Zugbelastung ausgeführt werden kann. Dies erlaubt dem Schneideblatt der Kernstange geringen Durchmessers das Schneidverfahren durchzuführen, wobei die innere Umfangsfläche nachgeformt wird, auch wenn das zu behandelnde Rohr ungleich in der Dicke und Exzentrizität ist, wobei die schwarze Außenschicht vollständig entfernt wird.

Wenn darüber hinaus ein zu behandelndes Rohr befestigt wird und eine Kernstange während des Schneideprozesses in Drehung versetzt wird, erfährt eine lange Kernstange selbsterzeugte Vibrationen, die die Rauhigkeit der behandelten Oberfläche vergrößern.

Durch Rotation des zu behandelnden Rohres anstelle der Rotation der Kernstange ist es dennoch möglich, die selbsterzeugten Vibrationen der Kernstange zu verhindern, das Verfahren zu stabilisieren und die Rauhigkeit der behandelten Oberfläche zu reduzieren.

Daher werden der Rohrstreck- und Wärmebehandlungsschritt am zu behandelnden Rohr ausgeführt, das an seiner inneren Umfangsoberfläche zerspant worden ist. Darüber hinaus ist ein dickwandiges Rohr geringen Durchmessers erzeugt worden, das von hoher Qualität ist und eine hohe Sicherheit gegen sich wiederholt ändernden Innendruck zeigt.

Anhand von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigen die Zeichnungen in

Fig. 1 eine Vorrichtung, die ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren ausführt;

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1;

Fig. 3 eine Abbildung der metallographischen Struktur der inneren Umfangsoberfläche eines dickwandigen Rohres geringen Durchmessers, das gemäß einer ersten Ausführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung erhalten wurde, betrachtet durch ein Mikroskop mit einer Ausschnittsvergrößerung (×200);

Fig. 4 eine Abbildung der metallographischen Struktur einer zweiten Ausführungsform, betrachtet durch ein Mikroskop ähnlich dem von Fig. 3;

Fig. 5 eine Abbildung der metallographischen Struktur eines Beispiels eines dickwandigen Rohres geringen Durchmessers gemäß dem Stand der Technik, betrachtet durch ein Mikroskop ähnlich dem von Fig. 3; und

Fig. 6 eine Abbildung der metallographischen Struktur, die ein anderes Beispiel des Standes der Technik zeigt, betrachtet durch ein Mikroskop ähnlich dem von Fig. 3.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben.

In einer ersten Ausführungsform wurde ein Kohlenstoffstahlrohr von JIS G 3455 STS 370 mit einem Außendurchmesser von 34 mm und einer Dicke von 4,5 mm als ein zu behandelndes Rohr verwendet, das ein heißgezogenes Material ist. Zuerst wurde ein Ätzen bei einer Temperatur von 60° Celsius für 30 bis 60 Minuten in einer 20%igen Schwefelsäurelösuung durchgeführt, um Krusten an der Innen- und Außenoberfläche zu entfernen, und danach wurde eine Wasserwaschung und ein Neutralisierungsprozeß unter Verwendung einer Ätz-Soda-Wasser-Lösung ausgeführt.

Als nächstes wurde das zu behandelnde Rohr in eine bondernde Flüssigkeit getaucht, um phosphatische Zinkschichten an seiner Innen- und Außenoberfläche zu bilden.

Nachfolgend wurde das zu behandelnde Rohr angeangelt, um dessen Ende zu ermöglichen in ein Ziehwerkzeug eingeschoben zu werden und es wurde in Schmieröl getaucht. Ein erster Rohrstreckverfahrensschritt wurde ausgeführt, um jeweils den Außendurchmesser und die Dicke auf 27 mm und 3,7 mm zu verringern, wobei ein Stopfen und eine Matrize verwendet wurden, und danach wurde ein Zunderfreiglühen bei 800° Celsius für 10 Minuten unter Verwendung eines Glüh-DX-Gases ausgeführt. Ein zweiter Rohrstreckverfahrensschritt wurde dann zusammen mit einem Temperschritt ausgeführt, um jeweils den Außendurchmesser und die Dicke auf 21 mm und 3,6 mm zu verringern, und ein dritter Rohrstreckverfahrensschritt gemeinsam mit einem Temperschritt wurden weiterhin durchgeführt, um jeweils den Außendurchmesser und die Dicke auf 15 mm und 3,0 mm zu verringern. Weiterhin wurde ein vierter Rohrstreckverfahrensschritt durchgeführt, um jeweils den Außendurchmesser und die Dicke auf 9,5 mm und 2,55 mm zu verringern, und danach wurden in einem letzten Fertigungsschritt ein Schneiden auf eine gleichmäßige Größe und ein Anfasungsschritt an einem Ende ausgeführt.

Vor dem letzten Rohrstreckverfahrensschritt wird ein Zerspannungsschritt an der inneren Umfangsoberfläche ausgeführt, der den wichtigen Bereich der vorliegenden Erfindung bildet.

Eine Vorrichtung, mit der dieser Zerspanungsschritt ausgeführt wird, wird mit Bezug auf die Fig. 1 und die Fig. 2 beschrieben. Ein Halte- und Bewegungselement 2 und ein Bohrstangenhalteelement 3 sind so angeordnet, um bewegbar auf einer Basis (nicht dargestellt) in der Transportrichtung, die durch den Pfeil Y in Fig. 1 gekennzeichnet ist, zu sein, so daß sie übereinander angeordnet einen Rohrhaltetisch 1 bilden. Jede der Bohr- bzw. Kernstangen 4, die durch das Halte- und Bewegungselement 2 und das Kernstangenhalteelement 3 gehalten werden, weist ein Schneideblatt 5 auf, das mit deren Ende verbunden ist.

Das Kernstangenhalteelement 3 ist derart ausgebildet, daß es die Kernstangen 4 in die axiale Richtung (Y-Richtung) der Kernstangen 4 während des Haltens und Befestigens der Kernstangen 4 an der Seite ihrer Enden bewegt werden kann, an der die Schneideblätter 5 ausgebildet sind. Das Halte- und Bewegungselement 2 ist derart ausgebildet, daß es die Kernstangen 4 in die axiale Richtung (Y-Richtung) der Kernstangen 4 während des Haltens und Befestigens der Kernstangen 4 an der Seite ihrer anderen Enden bewegen kann. Das Halte- und Bewegungselement 2 und das Kernstangenhalteelement 3 sind so ausgebildet, daß sie in der Lage sind, eine Vielzahl von (beispielsweise 10) Kernstangen gleichzeitig zu halten.

Ein Rohrspannfutter 11 zum Erfassen und Spannen der Rohre 10A-10J ist so angeordnet, daß es dem Kernstangenhalteelement 3 gegenüberliegt. Das Rohrspannfutter 11 besitzt Dreheinrichtungen 6A-6J, die daran angebracht sind, und ist so ausgebildet, daß es die Rohre um deren Achsen dreht.

Ein Rohrförderer 7 ist an einer Seite des Rohrhaltetisches 1 angeordnet und ein Produktaufnahmetisch 8 ist an dessen anderer Seite angeordnet. Der Rohrhaltetisch 1, das Halte- und Bewegungselement 2, das Kernstangenhalteelement 3, der Rohrförderer 7, der Produktaufnahmetisch 8 und das Rohrspannfutter 11, mit dem die Rotationseinrichtungen 6A-6J verbunden sind, sind derart ausgebildet, daß sie in Abhängigkeit von den Steuersignalen von einem Steuerschaltkreis (nicht dargestellt) wirksam werden.

Die Betriebsweise wird nun beschrieben. Das Halte- und Bewegungselement 2, das die Kernstangen 4 an deren Enden gegenüber den Schneideblättern 5 hält und sichert, bewegt sich zum Rohrhaltetisch 1, und die Seite der Kernstangen 4, an der die Schneideblätter 5 angebracht sind, dringt durch das Spannfutter 11 und wird am Kernstangenhalteelement 3 gehalten und gesichert.

Das Kernstangenhalteelement 3, welches die Seite der Kernstangen 4 hält und sichert, an der die Schneideblätter 5 angeordnet sind, und das Spannfutter 11 mit den damit verbundenen Rotationseinrichtungen 6A-6J bewegen sich weg vom Rohrhaltetisch 1. Dann werden die zu behandelnden Rohre 10A-10J mit einem Außendurchmesser von 9,5 mm und einer Dicke von 2,55 mm vom Rohrförderer 7 zum Rohrhaltetisch 1 gefördert, und ein angefastes Ende jedes Rohres wird in eine Position gebracht, die zum Ende der Kernstange 4 zeigt, die am Kernstangenelement 3 gehalten und gesichert ist.

Das Kernstangenhalteelement 3, das Rohrspannfutter 11 und die Rotationseinrichtungen 6A-6J bewegen sich zum Rohrhaltetisch 1 und dadurch werden die Kernstangen 4 in die zu behandelnden Rohre 10A-10J eingeschoben. Gleichzeitig befestigt das Rohrspannfutter 11 zusammen mit den Rotationseinrichtungen 6A-6J äußerlich die zu behandelnden Rohre 10A-10J, wobei ein Zustand erzeugt wird, in dem die zu behandelnden Rohre 10A-10J durch das Rohrspannfutter 11 geschoben werden. Die Teile der Schneideblätter 5, die durch das Kernstangenhalteelement 3 gehalten werden, ragen von den Enden der entsprechenden zu behandelnden Rohre 10A-10J hervor. Die Kernstangen 4 dringen durch die entsprechenden zu behandelnden Rohre 10A-10J, wobei die entgegengesetzten Enden an der Seite des Halte- und Bewegungselementes 2 hervorragen.

Als nächstes bewegt sich das Halte- und Bewegungselement 2 in eine Richtung Y′. Die Enden der Kernstangen 4, die von den entgegengesetzten Seiten der zu behandelnden Rohre 10A-10J hervorragen, werden durch das Halte- und Bewegungselement 2 gehalten und gesichert. Die Seite der Kernstangen, an der die Schneideblätter 5 angeordnet sind, wird aus dem Zustand freigegeben, in dem sie durch das Kernstangenhalteelement 3 gehalten und gesichert ist. Das Kernstangenhalteelement 3 bewegt sich leicht in Y′-Richtung, die sich aus einem Zustand ergibt, in der der Schneideprozeß an der inneren Umfangsoberfläche begonnen wird. Dann werden die zu behandelnden Rohre 10A-10J durch das Spannfutter 11 gespannt und die Rotationseinrichtungen 6A-6J werden so angetrieben, daß sie rotieren, wobei die zu behandelnden Rohre veranlaßt werden, sich um ihre Achsen bei einer Drehzahl von etwa 3000 bis 4000 Umdrehungen pro Minute zu drehen, wie durch den Pfeil angegeben ist.

Dann bewegt sich das Halte- und Bewegungselement 2 in eine Richtung Y′′ weg von dem Rohrhaltetisch 1 unter einer Geschwindigkeit von etwa 100 bis 300 mm pro Minute. Folglich bewegen sich die Schneideblätter 5, die nicht gedreht werden, in Y′′-Richtung, und zwar während des Nachformens der inneren Umfangsoberfläche der zu behandelnden Rohre 10A-10J, die gedreht werden, um einen Zerspanungsschritt an den inneren Umfangsflächen der zu behandelnden Rohre 10A-10J mit zugeführtem Schneideöl auszuführen. Gleichzeitig wird der Zerspanungsschritt während des Förderns des Schneideöls zu einem Abschnitt der Schneideblätter 5 über die Enden der Rohre und dergleichen ausgeführt, so daß die Kanten der Schneideblätter 5 geschmiert und gekühlt und Späne ausgeworfen werden. Wenn die Schneideblätter 5 an den Kernstangen 4 aus den zu behandelnden Rohren austreten, endet das Zerspanungsverfahren. Die Rotation der zu behandelnden Rohre wird gestoppt. Das Spannfutter 11 bewegt sich gemeinsam mit dem Kernstangenhalteelement 3 in Y′-Richtung, bis es aus den Enden der zu behandelnden Rohre austritt. Die zu behandelnden Rohre 10A-10J werden zum Produktaufnahmetisch 8 überführt.

Nachdem die Späne ausgeworfen und das Schneideöl entfernt wurde, werden die Rohre geglüht und in Schmieröl getaucht und die fünfte, letzte Verfahrensstufe wird gestartet.

In der fünften Verfahrensstufe wird der letzte Rohrstreckverfahrensschritt ausgeführt, um den Außendurchmesser und die Dicke entsprechend auf 6,4 mm und 2,0 mm zu reduzieren. Eine Kontrolle wird nach dem letzten Fertigungsschritt ausgeführt. Das Schneiden auf gleichmäßige Größe, Anfasen, Reinigen mit Triethan und Glühen werden ausgeführt, um das Gesamtverfahren zu vervollständigen.

Folglich wird in der vorliegenden Ausführung der Zerspanungsschritt durch Nachformen der inneren Umfangsoberflächen der zu behandelnden Rohre 10A-10J nach der vierten Verfahrensstufe in den gesamten fünf Verfahrensstufen ausgeführt. Wenn folglich eine Ungleichmäßigkeit der Dicke oder Exzentrizität auftritt, wird die beim Warmwalzen erzeugte schwarze Außenschicht vollständig entfernt und konkave Falten, die während des vorangegangenen Rohrstreckverfahrensschrittes erzeugt wurden und mikroskopische Risse von einer Größe bis zu 80 µm, die sich aus den Falten ergeben, werden eliminiert. Fig. 3 zeigt eine Mikroaufnahme der inneren Umfangsoberfläche eines dickwandigen Rohres geringen Durchmessers, das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde. Wie zu sehen ist, weist die innere Oberfläche im wesentlichen keinen mikroskopischen Riß auf und ist besonders glatt; und ein hochqualitatives dickwandiges Rohr geringen Durchmessers mit einer hervorragenden Kreisförmigkeit und Gleichmäßigkeit ist erhalten worden.

Als nächstes wird ein anderes Beispiel als eine zweite Ausführungsform beschrieben, in der das zu behandelnde Rohr einem sich fünfmal wiederholenden Rohrstreckverfahrens und Wärmebehandlungsschritt unterzogen wird und ein Zerspanungsschritt an den inneren Umfangsoberflächen wird vor der vierten Verfahrensstufe unter Verwendung der Einrichtungen durchgeführt, die identisch zu jenen der ersten Ausführungsform sind.

In dieser Ausführung waren alle Verfahrensbedingungen bis zur dritten Verfahrensstufe identisch zu jenen der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, daß ein Rohrstreckverfahrensschritt zum Vermindern der Dicke auf 3,45 mm im dritten Verfahrensschritt ausgeführt wurde.

Der Bearbeitungsschritt wurde an den inneren Umfangsoberflächen vor dem vierten Rohrstreckverfahrensschritt durchgeführt, wobei die Bedingungen für diesen Schritt identisch zu jenen der ersten Ausführungsform waren, mit der Ausnahme, daß die Drehzahl der zu behandelnden Rohre etwa 2000 bis 3000 Umdrehungen pro Minute betrug.

Die Späne im Innern der resultierenden zu behandelnden Rohre wurden entfernt und, nach der Reinigung mit Triethan und dem Glühen, wurde der vierte Rohrstreckverfahrensschritt durchgeführt, um jeweils den Außendurchmesser und die Dicke auf 9,5 mm und 2,75 mm zu verringern. Dann wurde das Reinigen und Glühen durchgeführt und nach dem Kontrollieren und Anfasen wurden die Rohre zur fünften, letzten Verfahrensstufe überführt.

Die fünfte Verfahrensstufe, das heißt, die fünfte Rohrstreckverfahrensstufe wurde ausgeführt, um jeweils den Außendurchmesser und die Dicke auf 6,4 mm und 2,2 mm zu reduzieren. Die nachfolgenden Verfahrensstufen waren identisch zu jenen der ersten Ausführungsform.

Fig. 4 zeigt eine Mikroabbildung der inneren Umfangsfläche eines dickwandigen Rohres geringen Durchmessers, in der die schwazre Außenschicht, die während des Wärmerollierens erzeugt wird, vollständig durch die Zerspanungsstufe beseitigt worden ist, wobei die innere Umfangsoberfläche nachgeformt wurde. Konkave Falten, die während der Rohrstreckverfahrensstufe beseitigt wurden und der Zustand der mikroskopischen Risse von Größen bis zu 80 µm, die sich aus den Falten ergeben, sind im wesentlichen verbessert worden auf eine maximale Größe von 30 µm, was sich in einer hohen Glattheit wiederspiegelt. Darüber hinaus ist eine hervorragende Kreisförmigkeit und Gleichmäßigkeit erreicht worden.

Ein Beispiel wird an einer dritten Ausführungsform beschrieben, wobei die Bearbeitungsstufe an der inneren Umfangsoberfläche eines zu behandelnden Rohres durch Räumen unter Verwendung einer Räummaschine ausgeführt wurde.

In der dritten Ausführungsform waren die Verfahrensschritte bis zur zweiten Verfahrensstufe alle identisch zu denen in der dritten Ausführungsform, ebenso wie in der zweiten Ausführungsform, ausgenommen, daß der dritte Rohrstreckverfahrensschritt ausgeführt wurde, um jeweils den Außendurchmesser und die Dicke auf 16 mm oder 3,1 mm zu reduzieren.

Beim Ausführen eines Zerspanungsschrittes an der Innenumfangsoberfläche des zu behandelnden Rohres, verwendet die dritte Ausführungsform eine Räummaschine mit 6 bis 10 Blättern, eine Schnittquantität von 0,1 mm und eine Länge von etwa 600 mm, um das Räumen bei einer Schnittgeschwindigkeit von 150 bis 200 mm pro Sekunde unter Druckumlaufschmierung und das zweite Räumen bei einer Schnittquantität von 0,1 mm mit Bedingungen, die im wesentlichen unverändert beibehalten wurden, durchzuführen.

Das Rohr, das diese zwei Räumverfahrensstufen, die die innere Umfangsfläche nachformt, wird dann in einer Weise ähnlich zu der in der zweiten Ausführungsform behandelt, um ein dickwandiges Rohr geringen Durchmessers mit gewünschten Charakteristiken zu erhalten.

Das Einschließen der anfänglichen Bearbeitung in der ersten, zweiten oder dritten Ausführungsform wird nun erlauben, effektiver die mikroskopischen Risse und die schwarze Außenschicht, die während des Warmwalzens erzeugt wird, zu beseitigen. Obwohl die zuvor beschriebenen Ausführungsformen auf eine Rohrbehandlung mittels des Schneidens gerichtet ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf einen solchen Schneideprozeß beschränkt und die innere Umfangsoberfläche eines zu behandelnden Rohres kann durch Anwendung eines Schleifverfahrens durchgeführt werden. In diesem Fall wird zusätzlich zur Drehung des zu behandelnden Rohres ein Schleifwerkzeug vorzugsweise in die Richtung entgegengesetzt zu der Richtung gedreht, in der das zu behandelnde Rohr gedreht wird, um die entsprechende Schleifdrehzahl zu erhöhen.

Obwohl die zuvor beschriebenen Ausführungsformen auf ein Beispiel gerichtet sind, in dem eine rotierende Kernstange derart bewegt wird, daß sie die innere Umfangsoberfläche eines zu behandelnden rotierenden Rohres nachformt, kann die Kernstange befestigt werden, anstatt mit dem zu behandelnden Rohr gedreht und gleichzeitig bewegt zu werden. Alternativ dazu können beide in relative Richtungen bewegt werden, um die Kernstange in einen Zustand zu bringen, in dem sie in bezug auf das zu behandelnde Rohr gezogen wird. Somit ist es möglich eine Kernstange zu verwenden, die dünn ist, niedrig in der Steifigkeit und die leicht die innere Umfangsoberfläche nachformt, um ihr nachzufolgen. Wenn das zu behandelnde Rohr kurz ist, kann das zu behandelnde Rohr ortsfest mit der zu drehenden Kernstange gehalten werden.

Obwohl die oben beschriebenen Ausführungsformen auf die Herstellung eines dickwandigen Rohres geringen Durchmessers mit einem Außendurchmesser von 6,4 mm und einer Dicke von 2,0 bis 2,2 mm ausgerichtet sind, das als ein Kraftstoffeinspritzrohr für einen Dieselmotor eines Automobils verwendet wird, können dickwandige Rohre geringen Durchmessers anderer Größen hergestellt werden, beispielsweise ein solches mit einem Außendurchmesser von 6 bis 15 mm und einer Dicke von 1,8 bis 5,5 mm, um für einen Dieselmotor für eine Baumaschine, ein Wasserfahrzeug oder dergleichen verwendet zu werden.

Die oben beschriebenen Ausführungsformen ergeben ein hochqualitatives, dickwandiges Rohr geringen Durchmessers, in dem mikroskopische Risse zumindest auf eine maximale Größe von etwa 30 µm reduziert worden sind. Die Kerbempfindlichkeit in bezug auf den Innendruck ist niedrig geworden und die Sicherheit gegen sich wiederholenden Innendruck ist bis auf 1500 kgf/cm² vergrößert worden.

Wie oben im Detail beschrieben ist, wird erfindungsgemäß ein Zerspanungsschritt durch Nachformen der inneren Oberfläche eines zu behandelnden Rohres vor dem Rohrstreckverfahrensschritt nahe der Endstufe des Verfahrens ausgeführt, das sich wiederholende Streckverfahrens und Wärmebehandlungsschritte umfaßt, die an dem zu behandelnden Rohr ausgeführt werden. Dadurch ist es möglich, ein Verfahren zum Erhalten eines dickwandigen Rohres geringen Durchmessers zu erreichen, in dem eine schwarze Außenschicht, die während des Warmwalzens erzeugt wird, vollständig beseitigt wird, besonders für ein zu behandelndes Rohr, das ungleich in Dicke und Exzentrizität ist. Mikroskopische Risse an der inneren Umfangsoberfläche werden reduziert. Die Gleichmäßigkeit der inneren Umfangsoberfläche wird verbessert. Die Kreisförmigkeit und Gleichmäßigkeit werden hervorragend. Ein hohes Niveau der Druckwiderstandseigenschaft und eine hohe Qualität werden erreicht. Das nach diesem Verfahren hergestellte Rohr verfügt über eine hohe Sicherheit gegenüber sich permanent ändernden Innendruck.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung eines dickwandigen Rohres mit einem geringen Durchmesser, insbesondere eines Kraftstoffeinspritzrohrs eines Dieselmotors, wobei ein dickwandiges Rohr aus einem Kohlenstoffstahl bereitgestellt wird und das Rohr mit einem oder mehreren Streckverfahrensschritt(en), denen ein Wärmebehandlungsschritt zugeordnet ist, behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem letzten oder einem der letzten Streckverfahrensschritt(e), nachdem das Rohr dem End-Außendurchmesser und der End-Wandstärke angenähert ist, an der Innenumfangsfläche des Rohres ein zerspanender Bearbeitungsschritt durchgeführt wird, wobei der zerspanende Bearbeitungsschritt eine dünne Oberflächenschicht entfernt, danach mindestens ein weiterer Streckverfahrensschritt als letzter Verfahrenszyklus durchgeführt wird, um den gewünschten End-Außendurchmesser und die End-Wanddicke des Rohres zu erreichen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerspanen durch Räumen ausgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr während des zerspanenden Bearbeitungsschritts um seine Achse gedreht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zerspanende Bearbeitungsschritt ein Aufbohr-Verfahrensschritt ist, in dem ein Bohrwerkzeug gezogen wird, wobei ein Schneidwerkzeug an einem Ende einer Bohrstange vorgesehen ist und das Rohr relativ zur Bohrstange gedreht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrstange im Rohr gezogen wird, das an einer ortsfesten Position gedreht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zerspanende Bearbeitungsschritt ein Aufbohr-Verfahrensschritt ist, wobei das Bohrwerkzeug feststeht und das sich drehende Rohr gezogen wird.