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Verfahren zur Herstellung von Rohren mittels mehrerer außen und innen
angreifender Walzen Es ist bekannt, Rohre aus einem Hohlblock durch Einwirkung mehrerer
Walzenpaare herzustellen, die in einem gewissen Abstande von der Achse des Hohlblockes
um ihn herum angeordnet sind, wobei von jedem Walzenpaare eine Walze von innen und
eine von außen auf seine Wandungen einwirkt. Die Walzen haben verschiedene Kalibrierungen,
durch die vom ersten Walzenpaar eine Nut in den Werkstoff des Hohlblockes eingeschnitten
wird, die von den folgenden Walzenpaaren erweitert wird, so daß ein vorn ersten
Paare abgeschnürter Werkstoffteil allmählich nach dem einen Ende des Hohlblockes
hin ausgestreckt wird. Die Innen-und Außenwalzen der einzelnen Walzenpaare sind
bei diesem bekannten Verfahren so angeordnet, daß sie sich auf eingängigen Schraubenlinien
auf dem Außen- bzw. Innenmantel des Hohlblockes abrollen. Je größer die Steigung
der Schraubenlinien gewählt wird, um so größer ist der Werkstoffteil, der durch
das Einschneiden der Arbeitswulste des ersten Walzenpaares abgeschnürt wird und
der in einem Umlauf des Hohlblockes um seine Achse von den folgenden Walzenpaaren
nach dem Ende hin ausgestreckt werden muß. Die Steigung muß dabei so gewählt werden,
daß die Walzenpaare mit ihrer Kälibrierung den abgeschnürten Baustoffteil in einem
Umlauf ausstrecken können. Je größer die Steigung der Schraubenlinien ist, desto
größer wird die zur Formänderung aufzuwendende Kraft. Ebenso muß die Eindrucktiefe
der Arbeitswulste der Walzenpaare so gewählt werden, daß der vom ersten Walzenpaare
abgeschnürte Werkstoffteil von den folgenden Walzenpaaren glatt ausgestreckt werden
kann. Mit steigender Eindrucktiefe wächst ebenso wie mit Vergrößerung der Steigung
der Schraubenlinien der Kraftbedarf an. Hieraus ergibt sich, daß eine Walzenkalibrierung,
die für eine bestimmte Anzahl von Walzenpaaren bei bestimmter Hohlblockwanddicke
und bestimmter Eindrucktiefe entworfen worden ist, auch mit einer ganz bestimmten
Steigung angewendet werden mu.ß. Ändert sich eine dieser Größen, so müßte theoretisch
schon eine andere Kalibrierung gewählt werden, anderenfalls mit Änderung des Kraftbedarfs
und mit unregelmäßigem Verlauf der Formänderung zu rechnen ist. Von der Steigung
der schraubenlinienartigen Laufbahn der Arbeitswalzen und von der Eindrucktiefe
ist auch die Geschwindigkeit für die Umformung des Hohlblockes zum fertigen Rohr
abhängig.
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Da . die Steigung nur in verhältnismäßig geringen Grenzen veränderlich
ist, wird vielfach, um die erforderliche Umformung schneller durchzuführen, große
Eindrucktiefe gewählt. Dies bedingt dann, daß bei gegebener
Kraftquelle
die Steigung der Bahnen der Arbeitswalzen niedrig gewählt werden muß, was wieder
zur Folge hat, daß der vom ersten Walzenpaar abgeschnürte Teil hoch und schmal ausfällt.
Hieraus ergibt sich der große Nachteil, daß der Werkstoff im abgeschnürten Teil
nicht in der beabsichtigten Weise nach der neutralen Faser der zu walzenden Rohrwand
hin abfließt, sondern seitlich auskippt. Dies hat zur Folge, daß der Werkstoff unter
dem Druck der folgenden Walzenpaare immer weniger in der gedachten Weise fließt
und daß sich am Übergang zum bereits ausgewalzten Teil des Blockes am Fuße des abgeschnürten
Teiles eine Falte bildet, die bei Durchlauf durch die einzelnen Walzenpaare zu einer
für das fertige Stück gefährlichen und seine Verwendbarkeit beeinträchtigenden Überwalzung
ausgebildet wird.
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Wie dieser Vorgang sich vollzieht, ist in Abb. i bis 4 dargestellt,
worin A die Wand des auszuwalzenden Hohlblockes 'und Bl bis B4 die Arbeitswalzen
bezeichnet.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird durch das erste Walzenpaar die
Nut nicht bis zu der, endgültigen Eindrucktiefe eingedrückt, sondern nur eine flachere
Nut vorgewalzt, die von den folgenden Walzenpaaren nicht nur verbreitert, sondern
auch bis zur gewünschten Eindrucktiefe vertieft wird.
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In Abb. 5 bis 8 ist unter Beibehaltung der Bezugszeichen der Abb.
i bis q. dargestellt, wie bei gleicher endgültiger Eindrucktiefe und gleicher Steigung
der Werkstoff des abgeschnürten Teiles in der gewünschten gleichmäßigen Weise nach
der neutralen Faser der Rohrwand hin fließt. Das erste Walzenpaar B1 (Abb. 5) drückt
bei dem neuen Verfahren nicht bis zu der beabsichtigten endgültigen Eindrucktiefe
ein, -das zweite Walzenpaar verbreitert dann nicht nur die vom ersten Walzenpaare
erzeugte Nut nach dem Ende hin, sondern vertieft sie gleichzeitig. Beim dritten
Walzenpaar werden beide Vorgänge fortgesetzt, und beim vierten Walzenpaar (Abb.8)
wird der Werkstoff auf die Wandstärke, die dem Rohr gegeben werden soll, ausgestreckt.
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Dieses neue Verfahren bietet nicht nur eine sichere Gewähr gegen das
Umkippen -eines durch das erste Walzenpaar abgeschnürten hohen und schmalen Werkstoffteiles,
sondern sichert außerdem noch eine gleichmäßigere Durcharbeitung des Werkstoffes
infolge des völlig gleichmäßigen Abflusses des Werkstoffes während des ganzen Arbeitsvorganges.
Aus diesem Grunde gestattet das neue Verfahren auch, die durch eine vorhandene,
in ihrer Abgabe begrenzte Kraftquelle gegebenen Möglichkeiten besser auszunutzen.
Es kann z. B. die Steigung der schraubenlinienartigen Bahnen der Arbeitswalzen bei
Beibehaltung einer im alten Verfahren erprobten endgültigen Eindrucktiefe oder die
Eindrucktiefe bei gleicher Steigung der Schraubenlinien vergrößert werden. Ferner
kann bei gleicher Steigung der Schraubenlinien und Eindrucktiefe das Walzwerk schneller
laufen. Man hat also in dein neuen Verfahren eine große Anzahl von Möglichkeiten,
die Leistung zu steigern.
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In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen,
die hintereinander folgenden Walzenpaare auf mehrgängigen Schraubenlinien anzuordnen.
Bei einer beispielsweise zweigängigen Schraubenlinie wird dadurch die Steigung verdoppelt,
so daß die Walzen pro Gang bei gleicher Arbeitsleistung nur die halbe Eindrucktiefe
ztt erreichen brauchen. Infolge der durch die geringere Eindrucktiefe erzielten
gleichmäßigeren Formänderung kann die Geschwindigkeit des Walzwerks gesteigert werden,
so daß trotz der geringeren Eindrucktiefe und der dadurch bedingten Erhöhung der
notwendigen Durchlaufe des Walzgutes durch das Walzwerk die Gesamtarbeitszeit verringert
wird.
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Wenn in dieser Weise mit in mehrgängigen Schraubenlinien angeordneten
Walzen gearbeitet wird, wird ein weiterer Übelstand beseitigt, der sich bei dem
bekannten Walzverfahren mit eingängiger Schraubenlinie in sehr hindernder Weise
bemerkbar gemacht hat. Beim Arbeiten mit mehreren- Walzenpaaren, beispielsweise
mit vier Walzenpaaren auf eingängiger Schraubenlinie, wie es in den Abb. i bis 8
dargestellt ist, muß sich nämlich die Streckung, die der Werkstoff nach dein Durchlauf
durch die einzelnen Walzenpaare erfährt, in einer Wellenform der Stirnfläche des
auflaufenden Rohrendes ausdrücken. Wenn die Kalibrierung z. B. so gewählt wird,
daß bei vier Walzenpaaren jedes Walzenpaar ein Viertel der Gesamtstreckung bewirkt,
und wenn der Werkstoff nach dem Ende hin vollkommen frei abfließen kann, so müssen
die Längen des durchgewalzten Walzgutes, vom Arbeitswulst der einzelnen Walzen auf
Parallelen zur Rohrachse bis zur auslaufenden Stirnfläche gemessen, verschieden
lang sein, und zwar muß beim vierten Walzenpaar die Länge um 914 der Gesamtstreckung
größer sein als beim ersten Walzenpaar. Da aber bei den bisher bekannten Verfahren
das erste und vierte Walzenpaar nur um 1/4 des Rohrumfanges voneinander entfernt
liegen, so müssen innerhalb dieses Viertels des Rohrumfanges starke Kräfte wirken,
die bestrebt sind, den genannten Längenunterschied auszugleichen. Dieser Ausgleich
erfolgt bei praktischer Ausführung tatsächlich und bedingt
eine
Stauchung des ausgewalzten Teiles des Hohlblockes, so daß die erzielte Wandstärke
des fertig gewalzten Rohres stets um einige Zehntel größer ist als die, die sichyaus
der Einstellung der Walzen rechnerisch ergibt.
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Dieser sehr schwer wiegende Übelstand des bekannten Verfahrens wird
gleichzeitig ,mit der vorerwähnten Gefahr des Umkippens des abgeschnürten Werkstoffteiles
durch Wahl mehrgängiger Schraubenbahnen für die Arbeitswalzen vermieden oder wenigstens
bis zur praktischen Bedeutungslosigkeit vermindert. Der obenerwähnte große Strekkungsunterschied,
der beispielsweise bei vier Walzenpaaren innerhalb eines Viertels des Rohrumfanges
vorhanden ist, kann halbiert werden, wenn man statt der eingängigen Schraubenlinien
zweigängige wählt, ohne daß dabei die Gesamtstreckung, die mit Durchlauf einer Ganghöhe
der doppelgängigen Schraube erzielt wird, verringert wird. Die Vorteile der Anordnung
mehrgängiger Schraubenlinien als Bahnen der Arbeitswalzen wirken sich mit zunehmender
Zahl der Walzenpaare erst in voller Größe aus.
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In Abb. 9 ist dargestellt, welche Längenunterschiede sich bei Anwendung
von vier Walzenpaaren. auf eingängigen Schraubenlinien an der auslaufenden. Stirnfläche
theoretisch ergeben. Das mit A bezeichnete Walzgut ist dabei als Abwicklung des
äußeren Mantels dargestellt. In Abb. io ist gezeigt, wie sich bei gleicher. Höhe
der Steigung zweigängiger Schraubenlinien das auslaufende Stirnende des Walzgutes
A verhält, wenn gleiche Streckung erzielt wird wie bei dem Beispiel: in Abb. 9.
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Abb. ii bis 1q. zeigen die Mittel des neuen Verfahrens zur Erzielung
des gewünschten Eindruckes bei einem Walzwerk, welches für sechs Walzenpaare vorgesehen
ise: tiefer werdende Teileindrücke der einzelnen Walzenpaare und mehrgängige Schraubenlinien.
Es sind dabei zweigängige Schraubenlinien mit je drei hintereinander arbeitenden
Walzenpaaren vorgesehen. Die Anordnung der beiden Schraubenlinien zueinander ist
in Abb. 1q. ebenfalls wieder in Abwicklung des Walzgutes A dargestellt; dabei ist
auch der Einfluß dieser Anordnung auf die Verringerung der Streckungsunterschiede
im auslaufenden Stirnende erkenntlich. Die einzelnen. Walzenpaare sind auf ihren
schraubenlinienartigen Bahnen so angeordnet, daß die Walzenpaare B1, B2,
B3 bzw. B,', B2', B3 immer- nur um je ein Sechstel des Umfanges verschoben
und je Walzensatz in geschlossener Reihenfolge stehen. Sie können aber auch gestaffelt
angeordnet sein, derart, daß z. B. WalzenpaarB,' um ein Sechstel des Umfanges des
Walzgutes hinter Walzenpaar B1 verschoben angeordnet ist; natürlich aber so, daß
Walzenpaar B1 auf dem einen Gang der hier 'gewählten zweigängigen Schraubenlinie
und Walzenpaar Bi auf dem anderen Gange bleibt. Dementsprechend könnte B2' hinter
B2 und B3 hinter B3 angeordnet sein.