DE719482C - Verfahren zur Formaenderung von Gegenstaenden aus plastisch verformbaren Werkstoffen durch Schmieden, Walzen, Pressen, Ziehen o. dgl. - Google Patents

Verfahren zur Formaenderung von Gegenstaenden aus plastisch verformbaren Werkstoffen durch Schmieden, Walzen, Pressen, Ziehen o. dgl.

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DE719482C
DE719482C DED79975D DED0079975D DE719482C DE 719482 C DE719482 C DE 719482C DE D79975 D DED79975 D DE D79975D DE D0079975 D DED0079975 D DE D0079975D DE 719482 C DE719482 C DE 719482C
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Germany
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shape
grooves
rolling
notch
pressing
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DED79975D
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English (en)
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Dipl-Ing Martin Roeckner
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DEUTSCHE ROEHRENWERKE AG
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DEUTSCHE ROEHRENWERKE AG
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/06Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
    • B21J5/08Upsetting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21KMAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K21/00Making hollow articles not covered by a single preceding sub-group
    • B21K21/12Shaping end portions of hollow articles

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)

Description

  • Verfahren zur Form- änderung von Gegenständen aus plastisch verformbaren Werkstoffen durch Schmieden, Walzen, Pressen, Ziehen o. dgl. Wird ein Körper im geeigneten plastisch verformbaren Zustand zum Zwecke der Verformung einem Druck oder Zug ausgesetzt, so setzt sein Werkstoff den formändernden Kräften Widerstand entgegen. DieVerformung tritt erst dann ein, wenn die in dem zu verformenden Körper unter der Einwirkung des Druckes oder Zuges entstehenden Spannungen. an der Oberfläche des Körpers so groß werden, daß die Fließgrenze des Baustoffes überschritten wird. Der Baustoff fängt in diesem Falle an zu fließen, und der Körper ändert seine Form. Wenn die Form eines Körpers in dieser Weise geändert werden soll, so wird er in der Regel mit Gesenken umgeben, die seine Formänderung an den hierfür vorgesehenen Stellen zunächst zulassen und sie schließlich begrenzen, während die Gesenke die Teile des Gegenstandes, welche -an der Formänderung nicht teilnehmen sollen, so stützen, daß der auf sie wirkende Druck oder Zug vom Gesenk aufgenommen wird. Diejenigen Teile der Oberfläche des Körpers, an denen sich die Formänderungen vollziehen sollen, werden also ungestützt gelassen, so daß sich hier die Einwirkung des Druck- oder Zugwerkzeuges formändernd auswirken kann.
  • Ein Beispiel ist die Bildung von Bunden an Rohren. Um einen Bund an einem Rohrende herzustellen, _ muß das Rohrende gestaucht werden, d. h. es wird einem Druck in axialer Richtung ausgesetzt, durch den eine Verdickung der Wandstärke und schließlich cAe Bildung eines Bundes erzielt werden kann. Gerade dieser Vorgang der Herstellung des Bundes an einem Röhr ist ein Beispiel dafür, daß mit den heute üblichen Mitteln und Herstellungsverfahren der gewünschte Erfolg nur schwer und in der Regel nur mit sehr hohen Kosten erzielt werden kann. Um nämlich an einem Rohrende einen Bund zu erzielen, der so hoch ist, daß er gegen Abscheren gesichert ist, und der außerdem so weit über den äußeren Rohrdurchmesser hinausragt, dal eine genügende Auflagefläche für Flanschen o. dgl. vorhanden ist, muß ein so starker Druck angewandt werden, daß hierfür nur sehr kräftige und kostspielige Pressen ausreichen. Man hat deshalb, abgesehen von kleinen Rohren, darauf verzichtet, derartige Bunde durch Anstauchen zu erzielen, und zieht es in der Regel aus wirtschaftlichen Gründen vor, sie aus Ringen herzustellen, die mit dem Rohrende z. B. verschraubt oder verschweißt werden. Diese üblichen Arten der Herstellung von Bunden sind Notbehelfe und können mit einem aus der Rohrwand getauchten Bund bezüglich ihrer technischen Eigenschaften nicht verglichen werden. Auch in vielen anderen Fällen, in denen Formänderungen an metallischen oder anderen plastisch verformbaren Gegenständen erzielt werden sollen, werden Vorrichtungen, wie Druckwerkzeuge, Pressen, Walzen, Ziehwerkzeuge o. dgl., benutzt, die ganz besonders kräftig gebaut sein müssen, um die auftretenden hohen Beanspruchungen aufnehmen zu können.
  • Das Verfahren nach der Erfindung, das es ermöglicht, mit geringeren Kräften und mit leichteren Vorrichtungen als bisher üblich weitgehende Formänderungen zu erzielen, sieht nun nicht nur vor, daß an den Stellen des Körpers, an denen die Formänderung sich vollziehen soll, in bekannter Weise eine Stützung durch das Gesenk fehlt, sondern es sorgt auch dafür, daß an diesen Stellen die Oberfläche des zu verformenden Körpers durch Anbringung von kerbartigen Rillen oder Rissen geschwächt und damit der Widerstand gegen die Formänderung - vermindert wird. Der Baustoff des zu verformenden Körpers beginnt daher bei Anwendung des vorgrschlagenen Verfahrens an den zu verformen -den Stellen bereits zu fließen, bevor die Beanspruchung-die Fließgrenze- erreicht hat, die seinem Baustoff eigentümlich ist.
  • Die Zeichnung veranschaulicht in einigen Beispielen die Durchführung des erfundenen Verfahrens.
  • Abb. r zeigt einen Schnitt durch ein Rohrende A, an dem durch gestrichelte Linien der Bund dargestellt ist, welcher an dem Rohrende durch Formänderung erzielt werden soll. Mit B ist eine kerbartige Rille bezeichnet, welche in das zu verformende Ende des Rohres z. B. eingewalzt, eingepreßt oder eingeschnitten worden ist.
  • Abb.2 zeigt die Ansicht des Rohrendes. Mit Bl und B. sind -verschiedene Arten von kerbartigen Rillen äuf der Oberfläche de: zu verformenden Teils bezeichnet. Bei B1 laufen die Rillen parallel zur Rohrachse und verhindern durch ihre Kerbwirkung das Entstehen von hohen, der Formänderung entgegenwirkenden Umfangsspannungen an der Oberfläche des zu verformenden Rohres. Bei B, verlaufen Rillen in gekreuzter Form, wodurch erreicht wird, daß sowohl Umfangsspannungen wie auch Spannungen parallel zur Rohrachse am Entstehen verhindert werden.
  • In Abb. 3 ist dargestellt, wie sich das nach Abb. r und 2 vorbereitete Rohrende während des Formänderungsvorganges verhält. Das Rohr A ist, wie üblich, von einem Außengesenk D umgeben; welches eine Kammer G enthält, in die der durch ein Preßwerkzeug gedrückte Baustoff des Rohrendes hineinfließen soll, um den gewünschten Duiic1 zu bilden. F ist das Widerlager, welches das Ausweichen des zu verformenden Rohres unter dem Druck des Werkzeuges C verhindert. F ist das Innenwerkzeug, welches zur Führung von C dient und außerdem verhindert, daß der Baustoff des Rohres A unter dem Druck von C nach dem Rohrinnern hin abweicht. Der Vorgang ist so dargestellt, daß ein Teil der Formänderung bereits erfolgt ist. Im weiteren Verlauf der Formänderuiir wird der Werkstoff des Rohres die Innenwand der Kammer des Werkzeuges G bcrühren. Ist dies erreicht, so ist die Formänderung fortzuführen, bis auch die Ecken der Kammer G ausgefüllt sind. Daß letztere: voll erreicht wird, kann im Sinne des vorgeschlagenen Verfahrens, wie in Abb. 4 dai-g;@-stellt. dadurch erleichtert «erden, daß an den Stellen der Rohroberfläche, welche den Ecken der Kammer G entsprechen, ein besonders starkes Fließen des Baustoffes verursacht wird durch an diesen Stellen noch besonders angebrachte, um den Umfang laufende kerbartige Rillen H. Beim Berühren zwischen dein Werkstoff des Rohres und der Innenwand der Kammer G tritt dann an diesen besonders geschwächten Stellen ein besonder# starkes Fließen ein, wodurch die Ecken der Kammer voll ausgefüllt werden. Gerade das Ausfüllen der Kammerecken kann beim Pressen. von Bunden ohne Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens nur dann erreicht werden, wenn ein unverhältnismäßig hoher Preßdruck angewandt wird.
  • In Abb. 5 ist ein anderes Beispiel der Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens dargestellt. Es ist bekannt, nach dem sogenannten Ehrhardtschen Verfahren vollwandige Vierkantblöcke in einer runden Matrize durch Einpressen eines runden Dorne zu zylindrischen Hohlkörpern umzuformen. Dabei wird in der Regel nicht nur angestrebt, daß ein zylindrischer Hohlkörper von gleicher Höhe, wie sie der Vierkantblock hatte, erreicht wird, sondern Matrize und- Dorn werden in der Regel so gewählt, daß der Baustoff in der Matrize an dem Stempel aufsteigt, wodurch erreicht wird, daß der gewonnene zylindrische Körper länger ist als der benutzte Vierkantkörper. Für die Anwendung dieses Verfahrens sind verhältnismäßig starke Pressen erforderlich. Mit Hilfe des Verfahrens gemäß der Erfindung ist es möglich, mit den bisher für dieses Verfahren angewandten Pressen größere Leistungen zu erzielen und größere Werkstücke zu verarbeiten. Das vorgeschlagene Verfahren sieht vor, daß die Außenflächen des Vierkantstückes A kerbartige Längsrillen B erhalten, welche seinen Widerstand gegen die formändernde Wirkung des Dornes C herabsetzen. Mit D ist hier die als Außengesenk wirkende Matrize bezeichnet. Damit das Werkstück auch die gewünschte Formänderung durch Aufsteigen in der Form mit möglichst geringem Widerstand erhalten kann, werden des weiteren ringförmige, kerbartige Rillen B3 in den Stirnflächen des Vierkantblockes angebracht, wodurch der Widerstand gegen die gewünschte Formänderung vermindert wird mit dem Ergebnis der Anwendbarkeit schwächerer Pressen als bei Arbeit ohne Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens.
  • Abb. 6 und 7 zeigen an einem weiteren Beispiel die Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung beim Walzen von Profilen. In Abb. 6 ist das Vorprofil A eines gewalzten Schiffswulsteisens dargestellt. -Mit B sind wieder kerbartige Rillen bezeichnet, die an einer Stelle angebracht sind, an der im folgenden Kaliber ein besonders starkes Fließen des Baustoffes erfolgen soll. In Abb.7 ist das folgende Kaliber dargestellt. A ist der Walzstab, und es ist ohne weiteres ersichtlich, wie die in dem dargestellten Kaliber zu erzielende Formänderung durch Anbringung der das neue Verfahren kennzeichnenden kerbartigen Rillen erleichtert wird. Die in Abb. 6 mit B bezeichneten Rillen können auf dem Walzstab ohne große Umbauten des benutzten Walzwerkes erzeugt werden, indem z. B. auf dem Rollgang eine Walze angebracht wird, welche die scharfkantigen Rillen von der geeigneten Tiefe einwalzt. Oder es kann am Rollgang ein messerartiges Werkzeug angeordnet werden, welches diese Rille während des Vorbeilaufens des Walzgutes erzeugt, es kann aber auch eines der vorauf benutzten Kaliber für die Herstellung der Rillen eingerichtet sein.
  • Abb. 8 gibt ein viertes Beispiel für die Anwendbarkeit des vorgeschlagenen Verfahrens, und zwar aus dem Gebiet des Pressens von dünnwandigen Rohren aus zylindrischen Hohlblöcken. A ist das Werkstück, und B sind kerbartige Rillen, die auf seiner Innenfläche angebracht sind. C ist der Stempel, welcher gegen das eine Ende des Hohlblockes wirkt, und D ist die Matrize. Im Innern des Hohlblockes befindet sich ein Dorn E, der mit der Matrize zusammen einen sich verengenden Ringspalt bildet, durch den der Baustoff des Hohlblockes hindurchgepreßt wird, wobei durch den Innendurchmesser der Matrize und den größten Durchmesser des Dornes die Abmessungen des zu erzeugenden Rohres festgelegt sind. In der Regel wird dieses Verfahren so angewandt, daß die Matrize sich nach dem Ende hin, an dem der gepreßte Baustoff austreten soll, verjüngt, während der Dorn zylindrisch ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist dagegen der Dorn kegelig und die Matrize zylindrisch ausgeführt, weil die kerbartigen Unterbrechungen der Oberfläche des Werkstückes sich an denjenigen Stellen am besten auswirken können, an denen in der durch die Rillen unterbrochenen Oberfläche bei der Verformung Zugspannungen auftreten.
  • Die in den Zeichnungen dargestellten Aus Führungsbeispiele erschöpfen die Anwendbarkeit des Verfahrens nicht. Das Verfahren läßt sich u. a. besonders vorteilhaft bei jedem Schmiede- und Walzprozeß durchführen, bei dem es auf Erzielung starker Querschnittsänderungen ankommt, insbesondere wenn während der Durchführung der Verformung an einigen Stellen Oberflächenzugspannungen entstehen. Beim Schmieden beispielsweise kann man die Oberflächenstellen des vorgeschmiedeten Stückes, an denen Wulste entstehen sollen, mit kerbartigen Rillen im Sinne des neuen Verfahrens versehen, so daß das hier gewünschte Fließen des Baustoffes besonders schnell und besonders leicht erzielt werden kann. Beim Anschmieden von Hebeln an Wellen o. dgl. kann das vorgeschlagene Verfahren ebenfalls sinngemäß angewandt werden. Beim Walzen von Brammen unter Anwendung des neuen Verfahrens erreicht man, indem man die schmalen Seiten der Brammen mit kerbartigen Rillen versieht, daß Breitunten schneller und mit geringerem Kraftaufwand erreicht werden als beim Walzen von Brammen ohne Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung, wenn also das Widerstandsvermögen in den schmalen Brammenseiten nicht durch kerbartige Rillen vermindert ist.
  • Die im Sinne des Verfahrens gemäß der Erfindung anzuwendende Unterbrechung der Oberfläche des Werkstückes an Stellen, an denen bei der vorzunehmenden Formänderung ein besonders starkes Fließen des Baustoffes erwünscht ist, braucht nicht durch eingewalzte, eingeritzte, eingepreßte oder eingeschnittene regelmäßige Rillen zu erfolgen, sondern es kann die Unterbrechung der Oberfläche im Sinne des neuen Verfahrens auch durch Erzeugung eines Netzes von Haarrissen an der zu schwächenden Stelle der Oberfläche erzielt werden. Man erzeugt ein im Sinne des neuen Verfahrens geeignetes Netz von Haarrissen auf der betreffenden Stelle der Oberfläche bei Metallen und bei zielen plastischen Massen z. B. durch nacheinanderfolgende Anwendung stark verschiedener Temperaturen oder durch Erhitzen des ganzen Körpers oder auch nur der in Frage kommenden Stelle, bei anderen Baustoffen auch durch Erwärmen der betreffenden Stellen unter Zuführung eines die Oberflächenrißbildung fördernden Gases oder Pulvers.
  • Bei den unter Benutzung des neuen Verfahrens verformten Körpern muß darauf geachtet werden, daß die kerbartigen Rillen oder Haarrisse durch die vorgenommene Formänderung wieder verschwinden, daß also nach Beendigung der Verformung keine Schwächung der Oberfläche bestehen bleibt. Die Innenfläche der Rillen oder Risse darf nicht größer, sondern wird vorteilhaft kleiner sein als die durch die Verformung vorgesehene Oberflächenvergrößerung. Gegebenenfalls muß eine Bearbeitung der fertigen Stücke vorgesehen werden. Die Innenfläche der Rillen oder Risse sind die Begrenzungsflächen der Rillen oder Risse, die bei der nachfolgenden Verformung des Werkstoffes in die Mantelfläche gewissermaßen durch Abflachung der Rillen übergehen und dadurch zum Verschwinden gebracht werden. Sind diese Rillen oder Risse vorher zu tief gewesen, so besteht die Gefahr, daß die beiderseits liegenden :%Iaterialschichten sich überdecken. Dies ist nicht von Bedeutung, wenn diese Überdeckung durch nachfolgende mechanische Fertigbearbeitung oder der gleichen Maßnahme weggearbeitet werden, kann.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: r. Verfahren zur Formänderung von Gegenständen aus plastisch verformbaren Werkstoffen durch Schmieden, Walzen, Pressen, Ziehen o. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Stellen des zu verformenden Gegenstandes, an denen die Verformung sich am stärksten auswirken soll, insbesondere diejenigen Stellen, an denen bei der Verformung Zugspannungen entstehen, mit kerbartigen Rillen oder Haarrissen versehen werden, um das Widerstandsvermögen gegen formändernde Wirkungen an der Oberfläche dieser Stellen aufzuheben oder zu vermindern.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die kerbartigen Rillen durch Einwalzen, Einpressen, Einritzen, Einschneiden o. dgl. erzielt werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß an der zu verformenden Stelle ein Netz von Haarrissen gebildet wird, z. B. durch Wärmebehan=llung.
  4. Verfahren nach Anspruch r und 3. dadurch gekennzeichnet, daß das Netz von Haarrissen durch Wärmebehandlung unter Zuführung von die Bildung von Oberflächenhaarrissen fördernden Gasen oder Pulvern erzielt wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch r bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung der kerbartigen Rillen oder Haarrisse nur so weit getrieben wird, daß die Rillen oder Risse durch die Formänderung ausgeglichen werden oder nach erfolgter Formänderung nur noch so weit vorhanden sind, daß sie durch Bearbeitung beseitigt werden können.
DED79975D 1939-03-05 1939-03-05 Verfahren zur Formaenderung von Gegenstaenden aus plastisch verformbaren Werkstoffen durch Schmieden, Walzen, Pressen, Ziehen o. dgl. Expired DE719482C (de)

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