DE45892C - Verfahren zum Aufweiten von Röhren - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Apparat zum Aufweiten von Metallröhren oder hohlen Metallmafsen. Das gleiche Verfahren in Verbindung mit dem gleichen Apparat ■ läfst sich ebenfalls zum Aufweiten von vollen ■.Metallblöcken in Röhren mittelst Schrägwalzen, die auf die einander gegenüberliegenden Seiten eines jeden Blockes wirken, anwenden.

Das Verfahren besteht darin, dafs die Rohrhülse oder der Rohrkörper allmälig auf die Oberfläche eines Konoidalwerkzeuges aufgedrückt'und dabei gleichzeitig das Metall vom dünneren Ende des Konoidalwerkzeuges nach dessen Base und über dieselbe hinaus bewegt wird.

Der betreffende Apparat, besteht in der Verbindung eines Konoidalwerkzeuges, das die Konicität und die Abmessungen, die erforderlich sind, besitzt, mit schräg arbeitenden Walzen, , deren Wirkungsflächen von der Stelle, wo der Röhrenkörper zuerst auf das Werkzeug gedruckt wird, bis nach der Stelle —■ und über letztere hinaus —, woselbst das Rohr am meisten erweitert und der Rohrkörper am dünnsten wird, aus einander gehen.

Ein zu erweiterndes Rohr kann, wenn erforderlich, in noch heifsem Zustande von dem Apparat aus, von dem es herkommt, einem anderen Apparate, auf dem es erweitert werden soll,. überantwortet werden, oder aber es kann ein volles Arbeitsstück allmälig in ein hohles umgewandelt werden, und das so gebildete Rohr läfst sich dann mittelst Schrägwalzen erweitern. Solche Schrägwalzen sind, derart eingerichtet, dafs sie in dem Theil, der zuerst auf das Arbeitsstück wirkt, zusammengehen, wodurch die Röhrenbildung erzielt wird, wogegen die übrigen Theile ihrer bezw. Oberflächen aus einander gehen, wodurch alsdann der Röhrenkörper auf das Konoidalwerkzeug, das sich auf halbem Wege zwischen demselben befindet, und über dessen Fläche hinausgedrängt wird. Mittelst dieses Verfahrens läfst sich ein volles Arbeitsstück in einem einzigen Durchgange durch die Walzen und in einer einzigen Hitze in ein Rohr von gröfserem äufseren Durchmesser als das Arbeitsstück selbst umwandeln. . . '

Da Schrägwalzapparate wohl bekannt sind, .so werden in dem Nachstehenden nur diejenigen Theile des Apparates behandelt, die sich speciell auf die gegenwärtige Erfindung beziehen.

Die beiliegenden Zeichnungen stellen dar:
ι. den Apparat zur Erweiterung der Röhren;

2. den .Erweiterungsmechanismus nächst den schräg wirkenden Verdünnungswalzen, mittelst deren ein voller Körper in ein Rohr verwandelt wird;

3. Walzenpaare von verschiedenerlei Form, bei welchen Theile der Arbeitsflächen sich zu einander neigen zum Behufe der Herabminderung des Durchmessers des Arbeitsstückes und der eigentlichen Röhrenbildung, wogegen die anderen Theile aus einander gehen und mit einem dazwischentretenden Konoidahverkzeuge zusammenwirken, so zwar, dafs die^N Wände des gebildeten Rohres auf die Fläche, dieses Werkzeuges und über dieselbe hinausgedrückt werden.

Von den Zeichnungen stellen dar:

Fig. ι in einer Ansicht von oben ein Paar schräger oder halbkugelförmiger Walzen, an entgegengesetzten Enden von zwei sich einander zuneigenden Wellen angebracht und auf entgegengesetzten. Seiten eines Konoidalwerkzeuges (hierin schlechtweg Konus genannt) auf etwas verschiedener Höhe befindlich, die zum Zwecke haben, ein Rohr oder hohles Arbeitsstück, das am engen Ende des Raumes zwischen den Arbeitsflächen der Walzen eintritt, zu erweitern.

. Fig. 2 Ansicht von' oben. Ein Paar Rohrerweiterungswalzcn mit dazwischenkommendem Konus, zunächst einem Paar Schrägwalzen angebracht, die zur Verdünnung dienen und auf die einander gegenüber befindlichen Seiten eines vollen Arbeitsstückes wirken. Diese Ansicht zeigt, wie das Arbeitsstück röhrenförmig wird und wie das nachfolgende Ervveiterungsverfahren . vor sich geht.

Fig. 3 obere Ansicht von einem Paar halbkugelförmigen Walzen, die an entgegengesetzten Enden von zwei sich einander zuneigenden Achsen angebracht sind und deren Oberflächen sich in geeigneter Weise theils einander zuneigen, theils aus einander gehen, mit Konus zwischen den aus einander gehenden Arbeitsflächen. Das volle Arbeitsstück ist hier im Längenschnitt dargestellt, wie es von den aus einander gehenden Flächen gefafst und durch die Walzen durchgetrieben wird.

Fig. 4 eine ähnliche Ansicht. Hier ist das Arbeitsstück so weit durch die Walzen durch, dafs an- seinem Vorderende eine röhrenförmige Vertiefung entstanden ist, in welche die Spitze des Konus eindringt.

Fig. 5 eine gleiche Ansicht in gröfserem Mafsstabe; hier ist die Arbeit so weit fortgeschritten, dafs die Spitze des Konus ganz in das offene Ende hineingelangt ist, welch letzteres jetzt einen gröfseren Durchmesser als das ursprüngliche Arbeitsstück hat.

Fig. 6 Aufrifs von Walzen und Arbeitsstück ■ von Fig.· 5.

Fig. 7 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 3 und 4. Hier ist das Arbeitsstück so weit durch die Walzen durch, dafs sein Hintertheil nahezu von der Spitze des Werkzeuges berührt wird.

Fig. 8, Ansicht von Walzen und Konus wie Fig. 5, zeigt das Ende der Röhrenbildung und Erweiterung.

Fig. 9 Ansicht von oben. Annähernd fafsförmige, schräg wirkende Walzen mit verhältnifsmäfsig grofsem Konus, der theilweise in die Walzen hineinragt, zur Bearbeitung eines vollen Arbeitsstückes aus weichem oder dehnbarem Metall von geringerem Durchmesser als die Basis des Konus. Die Arbeit findet derart statt, dafs zuerst der Durchmesser des Arbeitsstückes verringert und dasselbe nach der Spitze des Konus zu vorwärts'gezogen, sodann das Metall über die Oberfläche des Werkzeuges hinübergetrieben und dem dabei entstehenden' Rohr ein Durchmesser gegeben wird, der gröfser als der des ursprünglichen Arbeitsstückes ist. '

Fig. 10 obere Ansicht von ähnlichen fafsförmigen Walzen, deren beide Enden konisch sind, in geeigneter Beziehung zu einem konischen Werkzeuge. Hier ist die Röhrenbildung aus einem massiven Stücke im Längsschnitt dargestellt, wie sie durch die Wirkung der sich einander zuneigenden Flächen der Walzen das Rohr im Innern erweitert, indem das Innere des so gebildeten Rohres auf dem Konus aufliegt.

Fig. 11 obere Ansicht eines an beiden Enden sich zuspitzenden Walzenpaares, derart einem konischen Werkzeug gemäfs angeordnet, dafs ein Rohr oder hohles Arbeitsstück erweitert wird.

Fig. 12 obere Ansicht eines Walzenpaares, das an beiden Enden sich zuspitzt und in geeigneter Beziehung zu einem konischen Werkzeuge steht; das dünne Ende bildet die Verlängerung ' einer Werkzeugwelle, die durch das röhrenförmige Arbeitsstück durchgeht und an einem feststehenden Thcile des Apparates angebracht ist.

Eine grofse Aehnlichkcit existirt zwischen der Anordnung der schräg wirkenden Walzen mit Konus zum Erweitern des Durchmessers eines hohlen Stückes oder eines dickwandigen Rohres einerseits und der Anordnung von schräg wirkenden Walzen mit Konus zur allmäligen Umformung eines massiven Arbeitsstückes in ein Rohr und darauf folgenden Erweiterung eines solchen Rohres andererseits. In allen Fällen mufs der Abstand zwischen den Arbeitsflächen der Walzen, sowie der Durchmesser des Arbeitsstückes derart gewählt werden, dafs letzteres von den Walzen fest gegriffen und ihm durch deren schräge Wirkung eventuell in entgegengesetzter Richtung sowohl eine rotirende als eine geradlinige Bewegung ertheilt werden kann.

Ist das Arbeitsstück hohl oder ist es ein dickwandiges Rohr und soll nur der äufsere- Durchmesser des Rohres erweitert und dessen Wandstärke verringert werden, so brauchen die Theile der Wirkungsflächen der Walzen, die zuerst das Arbeitsstück ergreifen, nur mäfsig tief in dasselbe einzugreifen. Dies ist in Fig. ι, 11 und 12 praktisch dargestellt. Hier wird der Durchmesser des Arbeitsstückes durch das Festgreifen der Theile der Walzen, die sich einander am nächsten kommen, um ein Weniges verringert. Walzen gleich den in Fig. 3, 5, 9 und 10 verzeichneten bezwecken,. durch ihre Anfangswirkung eine verhältnifsmä'fsig erhebliche Herariminderung des Durchmessers des

Arbeitsstückes zum Bebufeder Röhrenbildung, wie Fig. 4 zeigt, oder zum Bchufe, das gefafste Metall gegen den Konus vorwärts und über denselben hinauszupressen, wobei der Konus das Centrum des Stückes durchbohrt, wie in Fig. 9 zu sehen.

Die in Fig. ι dargestellten Walzen bezwecken die Umwandlung eines dickwandigen Rohres oder hohlen Arbeitsstückes in ein sehr dünnwandiges Rohr von weit grüfserem üufseren Durchmesser. Hier sind die Walzen Aa an den entgegengesetzten Enden der beiden sich einander zuneigenden Wellen B b angebracht. Der mittlere Theil C der Arbeitsfläche einer jeden Walze ist kugelförmig abgerundet, und der übrige Theil C¹ ist ein Konoid. Im Anrifs schneiden die Ebenen der Achsenwellen B b einander und die verticale Ebene der Achse des Arbeitsstückes D in einer und derselben Linie, und die schrägen Theile C¹ der beiden Walzen sind abgestumpfte Kegel, deren Spitzen, wenn sie existirten, in der Durchschnittslinie der verticalen Ebenen der Walzenachsen zusammentreffen würden.

Die Walze A dreht sich in der durch den Pfeil A¹ angedeuteten Richtung, und in der Linie, in der sie in das Arbeitsstück' eingreift, wirkt sie in einer nach unten und nach vorn geneigten Richtung. Die Walze α dreht sich in der Richtung des Pfeilesa¹, und in ihrer EingrifTslinie wirkt sie in einer nach oben und nach vorn geneigten Richtung. Das Arbeitsstück D wird demgemäfs um seine Längsachse in der durch den Pfeil d¹ angedeuteten Richtung gedreht und dabei entsteht gleichzeitig eine Vorwärtsbewegung in der Richtung des Pfeiles Z)². Durch die ihm mitgetheilte Bewegung wird das Arbeitsstück über die Fläche des Konus E vorwärts getragen, und das spitze Ende des Konus E gelangt dabei in das Loch d im Arbeitsstücke.

Die Winkel, die die Wirkungsflächen der Walzen mit der Achse des Arbeitsstückes bilden, sind etwas spitzer als die von dem Mantel des Konus mit dessen- Achse gebildeten; daraus folgt, dafs beim Vorwärtstreiben des Rohres über den Konusmantel hinüber die Wandstärke des Rohres allmalig geringer wird.

Zu bemerken ist, dafs im gleichen Verhältnisse, in dem die Wandstärke des erweiterten Rohres abnimmt, dessen Durchmesser im Lichten gröfser wird als der Durchmesser der Grundfläche des Konus; denn wenn die Wandstärke zwischen den beiden Punkten, in welchen es auf dem Konus eine Compression erleidet, dünner wird, so findet eine seitliche Erweiterung statt. _r ■

Wird der Konus in der in Fig. ι dargestellten Weise derart aufgestellt, dafs die Wandstärke des Rohres stetig abnimmt, so halten die Walzen das Rohr derartig fest, dafs das • gesammte röhrenförmige Arbeitsstück auf den gleichen Durchmesser erweitert wird. Ist indefs das Arbeitsstück sehr lang, und ist die Abnahme der Wandstärke nicht genügend, um mittelst der Walzenreibung das hintere Ende des Arbeitsstückes über den Konus hinüberzu-' treiben, so kann das hintere Ende von dem erweiterten röhrenförmigen Theile weggeschnitten werden.

Walzen zur Röhrenerweiterung in Verbindung mit einem Konus, gleich dem in Fig. ι gezeichneten, lassen sich unmittelbar bei Walzen zur Röhrenbildung, wie 'solche in Fig. 2 erscheinen, anbringen. Hier beginnt die Röhrenbildung beim Durchgang eines massiven Arbeitsstückes zwischen den sich einander zuneigenden Arbeitsflüchen der Walzen Ff, und die Bewegung zwischen diesen Walzen hindurch findet in der gleichen Ebene wie die zwischen den Erweiterungswalzen A α statt. In diesem Falle müssen sich die Erweiterungswalzen rascher als die rohrbildenden Walzen drehen, damit deren Arbeitsflächen sich mit der Oberfläche des Rohres, auf das sie wirken, bewegen können.

Statt indefs nur ein Walzenpaar zur Umformung eines massiven Stückes in ein Rohr und ein anderes zur Erweiterung des Rohres zu verwenden, kann man die Rohrbildung und Erweiterung mittelst eines einzigen Walzenpaares bewerkstelligen, wie solches in Fig. 3 , dargestellt ist. Hier ist D ein massives Arbeitsstück, das von den sich einander zuneigenden Theilen der Arbeitsflächen der Walzen G g gefafst worden und an dessen vorderem Ende durch die kneifende Wirkung der Walzen bereits eine Vertiefung gebildet ist.

In Fig. 4 ist das Arbeitsstück D bereits so weit zwischen den sich einander zuneigenden Theilen der Arbeitsflächen der Walzen ,G g durch, dafs sein äufserlicher Durchmesser he-, deutend ab- und die Vertiefung an dessen vorderem Ende beträchtlich zugenommen hat, und zwar dadurch, dafs das Metall die Achse des Arbeitsstückes entlang angerissen worden und sich nach aufsen zu bewegt hat, bis. die Spitze e des Konus E nunmehr in die Vertiefung d¹ eingetreten ist. Wie Fig. 5 zeigt, wird der röhrenförmige Theil des Arbeitsstückes über den Mantel des Konus E vorwärts getrieben und darauf comprimirt, und zwar durch die seitens der Walzen stetig darauf vor sich gehende Wirkung. Hierbei wird das Arbeitsstück in ein verhältnifsmäfsig dünnwandiges Rohr D³ umgewandelt.

Walzen gleich den in Fig. 1 und 5 und anderen ähnlichen Figuren verzeichneten befinden sich auf einander zugeneigten Wellen, deren Achsen sich jeweils in parallelen Ebenen · befinden, die vor der Achse des Arbeitsstückes gleich weit abstehen, wie dies aus Fig. 6 er-

hellt, woselbst, wie in. allen verzeichneten Figuren angenommen wird, zwei Walzen zur Verwendung kommen, die an jeweils einander gegenüberstehenden Seiten der Bewegungslinie des Arbeitsstückes angebracht sind. Wenn bei dieser. Art von Apparaten zwei Walzen verwendet werden, so wird eine Stütze H gebraucht, auf der das Arbeitsstück bei seiner Bewegung zwischen den Walzen durch, wie Fig. 6 zeigt, lagern kann.

Fig. 7 stellt das Arbeitsstück als so weit zwischen den Walzen vorgedrungen dar, dafs sein Hintertheil nahezu bis an das spitze Ende • des Konus gelangt ist. Dabei ist doch ein Stück des Hintertheiles des Arbeitsstückes noch nicht über die ,einander zugeneigten Thcile der Walzen hinaus, und mufs noch dadurch, dafs diese Theilc es fassen, dessen äufserer Durchmesser vermindert werden. Falls indefs die Kraft, mit der dieses Fassen staltfindet, nicht genügt, um den Hintertheil des Arbeitsstückes über den Konus hinüberzutreiben, so kann dieser Theil von dem erweiterten Röhrentheil D³ weggeschnitten werden.

Wenn, wie schon oben bemerkt, das gegenseitige Verhaltnifs der Neigung der Walzenflächen und des Konus derart ist, dafs dadurch die Wandstärke des . Rohres stetig verringert wird, so gelangt das gesammte Arbeitsstück zwischen den Walzen durch und wird, wie in Fig. 8 ersichtlich, zu einem gröfseren Rohr D³ aufgeweitet.

Bei der in Fig. 9 dargestellten Anwendung der Erfindung dienen zwei oder mehr schräg wirkende Walzen in Verbindung mit einem „ Konus dazu, ein aus verhältnifsmäfsig weichem und dehnbarem Metall . bestehendes massives _s Arbeitsstück über den Konusmantel zu pressen, wobei das Arbeitsstück in ein Rohr verwandelt wird, dessen Durchmesser gröfser ist als der ursprüngliche Durchmesser des Arbeitsstückes.

Um die Beschreibung zu vereinfachen, nimmt man an, dafs nun zwei Walzen zur Verwendung kommen und dafs Fig. 9 ein Grundrifs derselben ist. Die verticalen Ebenen der Achsen der beiden Walzen sind parallel zu einander; allein die Achsen weichen jeweils von der horizontalen Ebene nach entgegengesetzten Richtungen ab.

Schräg wirkende konische Walzen sind schon früher verwendet worden in Verbindung mit einem konischen Werkzeuge zur Umwandlung eines Arbeitsstückes aus verhältnifsmäfsig weichem Metall in ein Rohr von peripherem Durchmesser, als-es der des Arbeitsstückes war; allein im gegenwärtigen-Falle ist es ersichtlich, dafs die Linien, in welchen die Walzen das Arbeitsstück fassen, zuerst auf eine gewisse Strecke sich zu einander neigen und alsdann aus einander, gehen. Gleiches gilt von den

■ Angriffslinien anderer in den Zeichnungen dargestellter Walzen. Bei den in Fig. 1 dargestellten Walzen wird der Effect dieser Neigung dadurch beschafft, dafs die mittleren Theile der Walzen eine Sphäroidalform haben qnd die Achsen sich einander zuneigen.

Bei den in Fig. 9 dargestellten Walzen findet zuerst die gegenseitige Zuneigung und sodann das Auseinandergehen der Angriffslinien der Walzen zum Arbeitsstück dadurch statt, dafs sich beide Walzen, wie hier ersichtlich, zuspitzen. In Fig. 9 mufs die Zuneigung und demgemäfs die Herabminderung des Durchmessers des Arbeitsstückes beträchtlich sein, damit die Walzen das Arbeitsstück stramm genug fassen können, um es gegen das spitze Ende des Konus und darüber hinaus zu treiben. In Fig. 10, sowie ferner in den in Fig. 3 verzeichneten Walzen mufs gleichfalls eine ,solche Zuneigung der Arbeitsflächen zu einander und solch eine vorgängige Verminderung des Durchmessers des Arbeitsstückes stattfinden, dafs mittelst der Knetwirkung der Walzen das Arbeitsstück eine Röhrenform erhalten kann und dabei das Metall über die Fläche des Erweiterungskonus hinübergetrieben wird.

Ist das Arbeitsstück röhrenförmig, wie in Fig. 11 und 12, so genügt eine geringere Verminderung des Durchmessers.

Speciell in Fig. 12 ist die Spitze e des Konus E eine Fortsetzug der Achse e^l,'die durch das röhrenförmige Arbeitsstück durchgeht und in einem Lager e² ruht. Hier dient die Ver·* Stärkung e³ dazu, das Abreifsen zu verhindern.'

Dient der Konus dazu, Röhren von-geringer Lichtweite zu bearbeiten, oder wird er in Verbindung mit Walzen zur Bildung eines Rohres aus einem massiven Arbeitsstück verwendet, so wird er auf das offene Ende der Konuswelle E¹ aufgesteckt. Am anderen Ende der Konuswelle befindet sich eine Hülse E², Fig. 10, und deren Fortsetzung ist ein Schraubenbolzen E³, der sich in dem Lager Eⁱ bewegt und mittelst einer Mutter oder in anderer Weise reguliren läfst.

Das Konoidalwerkzeug kann feststehen oder durch die Reibung des sich drehenden Rohres, während dasselbe erweitert wird, oder in anderer Weise selbst zum Rotiren gebracht werden, und was die Regelung der Bewegung der -Konuswelle betrifft, so kann selbstredend jedes · beliebige andere geeignete Mittel für diesen Zweck zur Verwendung kommen.

Anstatt das Werkstück durch Schrägstellung oder verschiedene Höhenlagen der Achsen der Walzen oder Rotationskörper vorwärts zu bewegen, können auch mechanische oder hydraulische Vorrichtungen benutzt werden, welche das Werkstück in die Walzen oder Rotations-

■ körper hinein- oder durch dieselben hindurchbewegen. ·■.'·■

Claims (1)

1. Ρλτε ν τ-Anspruch e:

   Verfahren, metallene Röhren oder hohle Metallstücke aufzuweiten, darin bestehend, dafs das Werkstück unter Rotation und gleichzeitiger Fortschreitung zwischen WaI-■ zen oder Rotationskörpern, deren Arbeitsflächen an den Berührungslinien mit dem Werkstück in entgegengesetzter Richtung rotiren, gegen das dünnere Ende und über die Basis eines konischen und konoidischen Domes so bewegt wird, dafs die Wand des hohlen Werkstückes zwischen Walzen und Dorn geprefst und unter gleichzeitiger Vergröfserung des inneren und äufseren Durchmessers des hohlen Werkstückes allinalig verdünnt wird, zu welchem Zwecke die Arbeitsflächen der Walzen oder Rotationskörper in der Richtung des vorwärts bewegten Rohres unter einem Winkel divergiren, der spitzer ist als das Profil des Domes entlang der Berührungslinie der Walzen oder Rotationskörper mit dem Werkstück, und wobei das Werkstück entweder durch Schrägstellung oder verschiedene Höhenlagen der Achsen der Walzen oder Rotationskörper vorwärts gezogen oder durch mechanische oder hydraulische Vorrichtungen in die Walzen oder Rotationskörper hinein- und durch dieselben hindurchbewegt wird.

   Die Verbindung des durch Anspruch i. gekennzeichneten Verfahrens mit den in dem Patent No. 45890 und'No. 45891 angc-. gebenen Verfahren zur Herstellung von Röhren aus massiven Metallstücken derart, dafs das massive Werkstück zwischen den ersten schräg wirkenden Walzen nach dem Verfahren des Patentes No. 45890 oder No. 45891 rohrförmig gewalzt wird und darauf in demselben Durchgange vermittelst eines zweiten Satzes oder mehrerer Sätze von Walzen nach dem durch Anspruch 1. ·; gekennzeichneten Verfahren unter Verdünnung der Wandstärke auf einen gröfseren inneren und äufseren Durchmesser gebracht wird.

   Das Verfahren, die im Anspruch 2. angegebenen Operationen des Rohrförmigwalzens eines massiven Werkstückes und des nachfolgenden Aufweitens durch dieselben Walzen oder Rotationskörper auszuführen, wobei die convergirenden Flächen dieser Walzen das massive Werkstück in Rohrform überführen, während die divergirenden Flächen der Walzen das so hergestellte Rohr nach dem in Anspruch 1. angegebe- * nen Verfahren aufweiten.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.