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Vorrichtung zum Kaltziehen von Rohren über einen Dorn Es ist bekannt,
beim Ausstrecken von Rohren auf dem Dorn mittels Durchziehen durch nicht angetriebene
Walzen mit rundem Kaliber mehrere so ' Icher Walzenpaare hintereinander anzuordnen
und durch gleichzeitige Einwirkung dieser Walzenpaare in einem Hindurchzug Querschnittsabnahmen
von 7o bis 80 0/() zu erreichen. Hierbei wurden die Walzenpaare
je-
weils um go' gegeneinander versetzt und zum Schluß ein Zieheisen angeordnet,
welches die von den Walzen herrührenden Riefen beidrücken und das Rohr genau runden
sollte. Ein,solches Arbeiten war bei rollenden Aüsstreckwerkzeugen ohne größere
Schwierigkeit möglich, weil die Reibung zwischen Rohr und Ziehwerkzeug annähernd
gleich Null ist. Man kann daher bei derartigen Werkzeugen eine lediglich durch die
Verforinbarkeit des Materials bedingte Querschnittsabnahme in einem Arbeitsgang
herbeiführen und dabei, falls der Greifwinkel der Walzen nicht ausreicht,. die theoretisch
erreichbare, Querschnittsverminderung zu bewerkstelligen, diese -in zwei oder drei
hintereinander angeordnete Rollenpaare verlegen. Ein weiterer Vorteil kommt insofern
- hinzu, als bei Verwendung von Walzen selbst mit geschlossenem Kaliber infolge
der hohen Kaltfließdrücke eine gewisse Abfederung eintritt, so daß der. Ziehvorgang
mehr ein Ausstrecken von einander gegenüberliegenden Bahnen des Rohres ist, während
ein Aufschrumpfen auf den Dorn kaum eintritt.
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Ein Nachteil der Walzen' ist andererseits die wesentlich teurere Einrichtung,
so daß diese die eigentlichen Zieheisen als Ziehwerkzeuge in der Praxis noch kaum
ersetzen konnten. Nun ist bei Zieheisen eine gleiche Arbeitsweise nicht ohne weiteres
möglich, da das Rohr bekanntlich über den ganzen Querschnitt hin fest auf den Dorn
aufschrumpft. Dabei. ist auch die Reibung zwischen Rohr und Zieh-.werkzeug sehr
hoch; sie übersteigt sogar unter Umständen den eigentlichen Verformungswiderstand.
Die Anwendung einer zweiten oder dritten Matrize erscheint daher eigentlich widersinnig,
da bei Erreichung eines bestimmten Abzu&sgrades das Rohr schon durch den Reibungswiderstand
zum Abreißen kommt. Demgemäß erschien die Anwendung von Zieheisien bei Vorricbtungen
der bekannten Art, wo bisher Walzen verwendet wurden, nicht von Vorteil bzw. sogar
unmöglich. -
Man hat auch weiterhin Vorrichtungen zum Iffarmausziehen
von Rohren benutzt, bei denen mehrere Zieheisen hintereinander angeordnet waren.
'Hier handelt es sich aber teils um Warmausstoßbänke, bei denen die hintereinander
angeordneten Zieheisen nicht gleichzeitiü., auf die Rohrwandung zur Einwirkung kamen
, ,
oder es. handelt sich auch um ein Nußziehverfahren, bei dem das
Rohr über mehrere stillstehende Ziehnüsse warm hinweggezogen wurde. Alle diese Verfahren
gaben aber keinen Hinweis dafür, wie eine Kaltausstreckung durchgeführt Werden konnte.
In der Praxis findet sich daher auch bisher noch keine Lösung für ein solches Kaltausstreckverfahren,
bei dem mehrere Zieheisen gleichzeitig auf das Rohr wirken.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung, mit deren Hilfe dieses
Problem gelöst wird und die gleichzeitige Bewegung von mehreren Zieheisen auf einem
mitlaufenden Dorn ermöglicht ist. Zu diesem Zweck werden die Abstände der Arbeitsflächen
der einzelnen Zieheisen voneinander mindestens so groß bemessen, daß die gleitende
Reibung des zwischen je
zwei Ziehmatrizen liegenden Rohrstückes auf dem Dorn
etwa gleich der von der ersten diesen beiden Matrizen auf das Rohr ausgeübten Zugkraft
ist. Es kann also auf diese Weise in jedem der Bearbeitungswerkzeuge ein von der
einfachen Zerreißfestigkeit des Materials abhängiger Abzugsgrad erreicht werden,
damit aber der gesamte in. einem Zug erreichbare Verformungsgrad wesentlich über
das bisherige Maß hinaus gesteigert werden.
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In der Zeichnung ist die Erfindung schematisch dargestellt.
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Dabei ist e der Dorn mit der Ziehspitze f,
die von der nicht
eingezeichneten Ziehstange erfaßt und in der Pfeilrichtung gezogen wird.
g ist die auf den Dorn aufgeschobene Rohrlappe. A,
i, k sind in der Lochweite abnehmende Ziehmatrizen, die durch bekannte
Mittel, wie Matrizenhalter 1, abgestützt sind. Die Ziehmatrizen sind in den
Abständen m und n voneinander aufgestellt. Die Matrizenhalter 1
sind auf dem
Bankbett o verschiebbar angeordnet, so daß bei Beginn des Ziehens eines, Domes die
Abstände m und n neu eingestellt und fiyiert werden können. 15, q und
Y sind Zuleitungen für Schmier- bzw. Kühh-nittel, die eine ausreichende Schmierung
und erfordelichenfalls Kühlung des Rohres besorgen.. Der Ziehvorgang selbst geschieht
in der beka - nnten Weise, indem die Ziehspitze des Domes von der Zange erfaßt
und das Rohr in einem Durchzug durch die drei hintereinanderliegenden Ziehmatrizen
hindurchgezogen wird.
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Die überraschende'Wirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beruht
wahrscheinlich darL auf, daß die Abstände zwischen den einzelnen Bearbeitungswerkzeugen
so bemessen sind, daß die Zugkraft, mit der jedesmal ein Bearbeitungswerkzeug den
-austretenden Rohrquerschnitt auf Zerreißen beansprucht, annähernd gleich ist der
Verschiebungskraft des auf den Dom aufgeklemmten Rohrstückes, welches zwischen diesem
Ziehwerkzeug und dem nachfolgenden liegt. Wenn beispielsweise das in der Abbildung
dargestellte Rohr durch das Ziehwerkzeug k
hindurchgeschoben wird, wird das
Rohr fest -auf den Dorn aufgepreßt. Beim Durchtritt durth das Ziehwerkzeug h wirkt
eine Zugkraft bestimmter Größe auf den Rohrquerschnitt, darauf tritt das Rohr durch
das Ziehwerkzeug i., welches in einem gewissen Abstand vom Ziehwerkzeug
k aufgestellt ist. Zur Überwindung der Verformungsarbeit wird die Zugkraft
hier um ein entsprechendes Stück vergrößert werden müssen. Die -Zugkraft, die bei
i wirkt, soll nun aber nach der Erfindung kompensiert werden durch das Maß der gleitenden
Reibung, welche das Rohr auf dern Dorn zwischen li und i hat, so daß die Zugkraft
sich nicht mit der addieren kann, die bereits bei h wirkt. Ebenso soll die nach
dem Durchtritt aus dem Ziehwerkzeug k wirkende Zugkraft durch die gleitende
Reibung zwischen k und i kompensiert werden. Bezeichnet man nun k als das
erste Ziehwerkzeug, so wird die von'diesem auf das Rohr ausgeübte Zugkraft zwischen
k und i vom Rohr weg auf den Dom übertragen und dadurch 'unschädlich gemacht.
Das Rohr ist also bei i befähigt, von neuem die Zugkraft einer Matrize aufzunehmen.
Man erhält auf diese Weise die Möglichkeit, mit einem einzigen Durchgang eine Querschnittsabnahme
zu erzielen, die größer ist als- diejenige, die der Zerreißfestigkeit des Rohrquerschnittes
entspricht und die sonst nur erreicht werden kann, wenn man nach dem ersten Zuge
das Rohr von dem Dorn lockert und getrennt davon erneut zieht.
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Es gelang z. B., eine 'Kupferrohrluppe von 4 mm Wandstärke kalt in
einem Durchgang durch drei Zieheisen auf eine Wandstärke von 1,5 mm herunterzuziehen.
Der Abstand der Bearbeitungsflächen betrug dabei etwa 2o cm; der Abzug im ersten
Zieheisen erfolgte von 4 auf 2,5 mm, der im zweiten auf 1,8 mm und der. im
dritten auf 1,5 mm. Der Durchmesser des Domes war 25 mm. Dies bedeutet einen
erheblichen Fortschritt, da nach den bisherigen Ziehverfahren bestenfalls ein Abzug
von etwa 4 auf 2,5 mm in einem Durchgang erreicht wurde.
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Die erforderlichen Abstände zwischen den Arbeitsflächen der Bearbeitungswerkzeuge
sind naturgemäß bei den verschiedenen Legierungen verschieden, da die Verschiebungskraft
des auf den Dorn aufgeklemmten Rohrstückes zwischen den Ziehwerkzeugen gleichfalls
verschieden ist. Sie werden am besten' durch Versuch bestimmt,
da
eine rechne'rische Vorherbestimmung des Abstandes wegen der Abhängigkeit der Reibung
von einer Reihe mathematischer, kaum zu bestimmender Faktoren abhängig ist. So sind
z. B. die Gleiteigenschaften des Rohrmaterials von Bedeutung und von Werkstoff zu
Werkstoff verschieden. Ein Messingrohr aus Messing mit guten Gleiteigenschaften
wird sich bei gleicher Schrumpfspannung leichter auf einer Stahlstange verschieben
lassen als ein Messing mit schlechten Gleiteigenschaften. Der Abstand muß also wachsen.
Auch die Oberfläche der Stahlstange selbst ist von Bedeutung. Wenn sie z. B. glatt
geschliffen ist, ist die Reibung kleiner als bei einer abgearbeiteten, etwas rauheren
Oberfläche. Auch hier müßte also der Abstand größer gewählt werden. Schließlich
ist auch die Elastizitätsgrenze des Rohrmaterials selbst von Bedeutung. Ein Eisenrohr
schrumpft z. B. beim Ziehen fester auf der Stahlstange auf als ein Kupferrohr. Man
kann also den Abstand der Ziehmatrize etwas kleiner wählen. Für das Ausprobieren
sei nachfolgend eine Ausführungsform angegeben, die bei anderen Werkstoffen sinngemäß
verwendet werden kann. Es sei z. B. beabsichtigt, eine Kupferrohrluppe von
26 x 34 mm mit drei Ziehmatrizen k, i, k
entsprechend
der Abbildung auf 1,5 mm Wandstärke auszustrecken. Erfahrungsgemäß erfährt nun Kupfer
beim Kaltausstrecken beim ersten Zug 40 - 450/0, bei jcdem weiteren Zug 20
- 250/, Querschnittsabnahme des jeweiligen Querschnitts. Man würde also die
Lochweiten der Matrizen etwa wie folgt wählen: Matrize h 29 mm Loch entsprechend
etwa 450/0 Abnahme, Matrize i 27,8 mm Loch entsprechend etwa 250/0 Abnahme,
Matrize k 27 mm Loch entsprechend etwa 2o0/0 Abnahme. Der Domdurchmesser
wird zu 24 mm gewählt, so daß sich die Rohrluppe leicht aufziehen
läßt. Darauf werden einige Versuchs- -rohrstücke durch zunächst zwei der Matrizen,
k und i, hintereinander durchgezogen. Der Abstand ist dabei rein versuchsweise
zunächst mit I5o mm gewählt. Reißt hierbei das Rohr in * der zweiten Matrize
i ab, wird der Abstand vergrößert, z. B. auf i:8o mm. Reißt das Rohr wieder in i
ab, wird der Abstand noch einmal vergrößert, z. B. auf 2io mm. Faltet sich umgekehrt
das Rohr zwischen Ziehmatrize k
und i, so war der Abstand zu groß und wird
etwas verkleinert. Auf diese Weise erhält man nach einigen Versuchszügen zunächst
den richtigen Abstand k und i. Hierauf wird die dritte Matrize
k eingeschaltet und wiederum von einem zunächst geschälzten Abstand von der
Matrize i eingesetzt. Man gibt wieder einige Versuchszüge und stellt den richtigen
Abstand zwischen i und k ein. Hierauf kann fortlaufend durch * die
drei Matrizen gleichzeitig hindurchgezogen werden. Dieses Verfahren ist einfach
und zweckmäßig, da man ja im Betriebe die hierdurch einmal festgelegten Endabmessungen
immer wieder benutzen kann. Da ein Betrieb außerdem gewöhnlich nur eine beschränkte
Anzahl Preßrohrabmessungen hat, von denen er jeweils ausgeht, so kann das einmal
für eine Rohrabmessung festgelegte Ziehschema für den gleichen Werkstoff ständig
bestehen bleiben.
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An Stelle eines Durchziehens des Domes durch die Ziehwerkzeuge kann
der Dom auch hindurchgestoßen werden bzw. es können der Dom festgelegt und die Matrizen
mittels Ziehschlitten über das Rohr hinwegbewegt werden Da bei der gemäß der Erfindung
erfolgenden starken Materialverformung Erwärmungen auftreten können, muß für ausreichende
Kühlung und Schmierung gesoigt werden. Diese kann durch Berieselung mit kaltem
Öl zwischen den einzelnen Bearbeitungswerkzeugen erfolgen