DE764324C

DE764324C - Process for the production of highly elastic springs and spring tubes made of iron

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Publication number: DE764324C
Application number: DEM134872D
Authority: DE
Original assignee: PFORZHEIM METALLSCHLAUCH; Metallschlauch Fabrik Pforzheim Vorm HCH Witzenmann GmbH
Current assignee: PFORZHEIM METALLSCHLAUCH; Metallschlauch Fabrik Pforzheim Vorm HCH Witzenmann GmbH
Priority date: 1936-06-20
Filing date: 1936-06-20
Publication date: 1952-12-22
Also published as: FR823190A

Description

Verfahren zur Herstellung hochelastischer Federkörper und Federrohre aus Eisen Federrohre oder Federkörper unterscheiden sich von den ebenfalls durch Wellung eines Glattrohres herstellbaren F!altenrohren durch ihre Raumform, Herstellung und Leistung.Process for the production of highly elastic spring bodies and spring tubes made of iron spring tubes or spring bodies also differ from those by Corrugation of a smooth tube that can be produced by folding tubes due to their spatial shape, manufacture and performance.

Faltenrohre haben eine schraubenförmig verlaufende Wellung, Federkörper und Federrohre eine Vielzahl ringförmig geschlossener paralleler Wellen. Faltenrohre werden ähnlich wie gewickelte Metallschläuche vor allem auf radiale Biegsamkeit beansprucht bei gleichzeitiger Widerstandsfähigkeit gegen Innen- und Außendruck, Zug und Verdrehung sowie. Beschädigungen aller Art.Folded tubes have a helical corrugation, spring body and spring tubes a plurality of annularly closed parallel shafts. Pleated tubes are similar to coiled metal hoses mainly for radial flexibility stressed with simultaneous resistance to internal and external pressure, Pull and twist as well. Damage of all kinds.

Federkörper und Federrohre sollen vor allem achsparallele Kräfte empfindlich aufnehmen, also bei möglichst großem Hub mogl,ichst geringe Verstellkräfte aufweisen. Entsprechend diesen Aufgabenstellungen müssen Federkörper und Federrohre, vor allem wenn sie hochempfindlich sein sollen, eine möglichst dünne, Faltenrohre eine verhältnismäßig dickere Wandung haben. Hieraus ergibt sich, daß Feder rohre, sofern ihre geringe Wandle stärke kein Hindernis bildet, zusätzlich die Aufgaben von Faltenrohren häufig mit übernehmen können. Das gleiche gilt jedoch nicht für Faltenrohre, die vielmehr achsparallele Kräfte wegen des hohen Verstellwiderstandes und der starken Drallbeanspruchung der Anschlußstellen nur ganz nnvolii<ommen und in sehr geringem Grad aufzunehmen vermögen. Above all, spring bodies and spring tubes should have axially parallel forces Sensitively pick up, so with the largest possible stroke possible, Ist low adjusting forces exhibit. According to these tasks, spring bodies and spring tubes, especially if they are to be highly sensitive, the thinnest possible folded tube have a relatively thicker wall. From this it follows that spring tubes, Provided their low conversion strength is not an obstacle, the additional tasks of pleated pipes can often take over. However, the same is not true for Folded tubes, which rather have axially parallel forces because of the high adjustment resistance and the strong twisting stress on the connection points is only completely tolerated and in to a very low degree.

Ein hochempfindliches Ansprechen bei asialer Beanspruchung, also ein großer Hub bei geringem Reaktionsdruck, läßt sich daher nur mit einem dünnwandigen, parallel geweliten Gebilde erreichen.A highly sensitive response to asial stress, so a large stroke at low reaction pressure, can therefore only be achieved with a thin-walled, reach parallel corrugated structures.

Bisher wurden zur Herstellung hochempfindlicher Federkörper und Federrohre fast ausschließlich Rohre oder Hülsen aus Kupferlegierungen verwendet, deren Wandstärke in dem Bereich von etwa 0,03 mm bis etwa 0.3 mm lag. So far, highly sensitive spring bodies and spring tubes were used for the production Almost exclusively tubes or sleeves made of copper alloys are used, their wall thickness ranged from about 0.03 mm to about 0.3 mm.

Die Herstellung nahtlos gezogener Hülsen und Rohre aus Tombal; und ähnlichen Legierungen mit der erforderlichen geringen Wandstärke vor allem in der zur Erreichung gleichmäßiger Federungskennwerte notwendigen Genauigkeit ist schwierig. Hülsen und Rohre dieser Art sind daher schwer zu beschaffen und teuer. Ferner aber wächst ständig der Bedarf an Federrohren und Federkörpern für Verwendungszwecke, für die Kupferlegierungen nicht in Betracht kommen. So werden z. B. Federkörper aus Tombak und Niessing durch Ammoniak Anwendung als Thermostate in Kühlanlagen) nach wenigen Tagen vollständig zerstört. Ähnliches gilt für Quecksilber. mit dem die erwähnten Legierungen ein Amalgam bilden. Auch hei hohen Temperaturen können Federkörper aus den erwähnten Legierungen nicht angewendet werden, da sie bereits bei 300 infolge Erlahmung ihre Elastizität verlieren. Bei Durchleitung von Acetylen besteht Explosionsgefahr infolge Zersetzung des Gases bei Versvendung von Legierungen mit hohem Rupfergehalt. In der chemischen Industrie besteht ein bedeutender Bedarf an Federkörpern aus nicht rostendem Stahl. Federkörper aus nicht rostendem und hitzebeständigem Werkstoff werden in Niotoren und Apparaten. in Ventilen, als Wellenabdichtungen usw. in großen Mengen benötigt. Überall also. wo wegen mangelnder Festiglieit, Hitze- oder Korrosionsbeständigkeit Kupferlegierungen u. ä. ausscheiden. kann erfindungsgemäß der Stahlfederkörper verwendet werden. The production of seamlessly drawn sleeves and tubes from Tombal; and Similar alloys with the required low wall thickness, especially in the The accuracy required to achieve uniform suspension parameters is difficult. Sleeves and tubes of this type are therefore difficult to obtain and expensive. But further the need for spring tubes and spring bodies for uses is constantly growing, for the copper alloys are out of the question. So z. B. spring body from Tombak and Niessing through ammonia application as thermostats in cooling systems) completely destroyed after a few days. The same applies to mercury. with the the alloys mentioned form an amalgam. Even at high temperatures Spring bodies made of the alloys mentioned cannot be used because they already have at 300 lose their elasticity as a result of paralysis. When passing through acetylene there is a risk of explosion due to the decomposition of the gas when shipping alloys with a high plucking content. There is a significant need in the chemical industry on spring bodies made of stainless steel. Spring body made of rustproof and heat-resistant Material are used in Niotoren and apparatus. in valves, as shaft seals etc. needed in large quantities. So everywhere. where due to lack of strength, heat or corrosion resistance copper alloys etc. precipitate. can according to the invention the steel spring body can be used.

Man versuchte daher, dem Bedarf durch Verwendung von gezogenen Stahlhülsen und -rohren zur Herstellung von Federkörpern und Federrohren gerecht zu werden. Diese Versuche scheiterten jedoch an den Schwierigkeiten bei der Herstellung derartig dünnwandiger Hülsen und Rohre, die noch schwerer herstellbar sind als solche aus Messing, Tombak u. a. Wenn es auch gelang. Attempts were therefore made to meet the demand by using drawn steel sleeves and tubes for the production of spring bodies and spring tubes. However, these attempts failed because of the difficulties in manufacturing such thin-walled sleeves and tubes that are even more difficult to manufacture than those made from Brass, tombac, etc. If it succeeded.

Hülsen aus Eisen mit einigermaßen genauer Wandstärke zu erhalten, so wurde doch das Gefüge dieser Hülsen durch den Ziehvorgang in so hohem Maß beansprucht, daß die Mehrzahl bei der Verarbeitung zum Federkörper ausfiel. Es mußte mit einem ausschuß von 50 bis 700/0 gerechnet werden. wobei überdies den wenigen brauchbaren Federrohren keine längere Gebrauchsdauer mehr zugemutet werden durfte, weil das Niaterial sein Formänderungsvermögen weitgehend eingebüßt hatte. Die metallographische UTntersuchung nahtlos gezogener Eisenhülsen zeigt erhebliche Gefügeveränderungen, zu denen noch die bei der Verformung zum Federkörper auftretenden hinzukommen, Außerdem sind gezogene Hülsen mit der erforderlichen dünnen Wand nur in Längen erhältlich, die für die Fertigung längerer Federrohre nicht ausreichen.To obtain iron sleeves with a reasonably precise wall thickness, the structure of these sleeves was stressed to such an extent by the drawing process, that the majority failed in the processing of the spring body. It had to be with one rejection from 50 to 700/0 can be expected. besides, the few useful ones Spring tubes could no longer be expected to have a longer service life because that Niaterial had largely lost its deformability. The metallographic Examination of seamlessly drawn iron sleeves shows considerable structural changes, to which are added those that occur during the deformation to form the spring body, in addition Drawn sleeves with the required thin wall are only available in lengths, which are not sufficient for the production of longer spring tubes.

Zur Beseitigung dieser und anderer Schwierigkeiten wird erfindungsgemäß wie folgt verfahren: Ein dünnes Metallband oder -hlech von z. B. 0,1 mm Dicke aus schweißbarem Werkstoff, z. B. Weicheisen, einfachem Kohlenstoffstahl, nicht rostendem Stahl, Alonelmetall u. a., wird in bekannter Weise quer zu seiner Längsrichtung gehogen und so zum Schlitzrohr umgeformt. Die Überlappung wird hierauf widerstandselektrisch verschweißt und schließlich durch Rillung dem Rohr die erforderliche leichte, vor allem axiale Beweglichkeit verliehen. Wesentlich ist dabei die Anwendung der widerstandselektrischen Überlapptschweißung. Bei der sehr geringen Wandstärlke, wie sie zur Federrohrfertigung allein in Frage kommt, sind andere Schweißverfahren nicht anwendbar. Die Verwendung sehr dünnen Ausgangswerkstoffs, die ihrerseits die Anwendung der widerstandselektrischen Schweißung bedingt, ist aber nicht nur im Hinblick auf die Beweglichkeit, insbesondere das Ausgleichsvermögen des Federkörpers bzw. Federrohres. sondern auch zur Erzielung einer möglichst gering auftragenden Überlappung erforderlich. Dies liedingt schon die Fertigungstechnik, da bei stark auftragender Naht ein untragbarer Werkzeugverschleiß eintreten müßte. Ferner sidn die Verstellkräfte bei Federkörpern aus überlappt geschweißten Rohren abhängig vom Verhältnis des Nahtquerschnitts zum Querschnitt der übrigen Wandung. Ein Federkörper ist um so empfindlicher. je weniger der Nahtquerschnitt vom übrigen Querschnitt abweicht. Beide Forderungen sind um so vollständiger zu erreichen, je dünnerer Werkstoff verwendet wird, da auch die Querschnittsabweichung der Naht von der Ausgangswandstärke derart abhängt. daß mit dünner werdendem Werkstoff die prozentuale Querschnittsahnahme der Naht bei den praktisch in Frage kommenden Schweißdrücken anwächst. To overcome these and other difficulties, the present invention is made Proceed as follows: A thin metal band or metal piece of z. B. 0.1 mm thickness weldable material, e.g. B. Soft iron, plain carbon steel, stainless Steel, Alonel metal, among others, is transversely to its longitudinal direction in a known manner bent and thus formed into a slotted tube. The overlap then becomes electrical resistance welded and finally by grooving the pipe the required light, before given axial mobility to everything. The use of resistance electric is essential Lap weld. With the very small wall thickness, such as that used for spring tube production If this is the only option, other welding processes cannot be used. The usage very thin base material, which in turn allows the application of resistance electrical Welding is conditional, but not only with regard to mobility, in particular the compensatory capacity of the spring body or spring tube. but also to achieve an overlap that is as small as possible. This is already a song the production technology, since with heavily bulky seams an unbearable tool wear would have to occur. Furthermore, the adjustment forces in the case of spring bodies are made of overlapped welds Pipes depending on the ratio of the seam cross-section to the cross-section of the rest Wall. A spring body is all the more sensitive. the less the seam cross-section differs from the rest of the cross-section. Both demands are all the more complete Achieve the thinner the material is used, because the cross-sectional deviation the seam depends on the initial wall thickness. that with thinning material the percentage of the cross-section of the seam in the case of the practically possible ones Sweat pressure increases.

Die Abbildungen erläutern das neue Verfahren an Ausführungsbeispielen. The figures explain the new method using exemplary embodiments.

Nach Fig. I, einer Draufsicht, kann das von einer Rolle a ablaufende Metallband b durch Runden quer zu seiner Längsrichtung zu einem Schlitzrohr c umgeformt werden. According to Fig. I, a plan view, the running from a roll a can Metal strip b is formed into a slotted tube c by rounding it transversely to its longitudinal direction will.

Hierauf erfolgt die widerstandselektrische Verschweißung der Überlappung nach Fig. 2, in welcher b das fertige Rohr mit der Schweißnaht b' bezeichnet. Nun wird das Rohr mit parallelen ringförmigen Rillen versehen.This is followed by the electrical resistance welding of the overlap according to Fig. 2, in which b denotes the finished pipe with the weld b '. so the pipe is provided with parallel annular grooves.

Die Umformung des Glattrohres zum Federrohr erläutert als Beispiel Fig. 3, wobei angenommen ist, daß die Rohrwandung nach einem bekannten Verfahren umgestaltet wird. The reshaping of the smooth tube to the spring tube explained as an example Fig. 3, it being assumed that the pipe wall by a known method is being remodeled.

Erfindungsgemäß lassen sich auch hochempfindliche Federrohre für höhere Drücke herstellen, indem mehrere dünne Blechzylinder ineinandergefügt und darauf gleichzeitig zum Federrohr verarbeitet werden. According to the invention, highly sensitive spring tubes for Establish higher pressures by inserting several thin sheet metal cylinders into one another and then processed at the same time to the spring tube.

Auf dem Gebiet der Faltenrohrherstellung ist ein ähnliches Verfahren zwar bekannt, dient dort aber ganz anderen Zwecken,. z. B. zur Herstellung einer korrosionsschützenden Aus fütterung. Bei der erfindungsgemäßen Federrohrherstellung aber wird durch die Bildung von Verbundkörpern eine hohe Druckfestigkeit bei verhältnismäßig geringem Anstieg der Verstellkräfte und außerdem eine außerordentliche Schwingungsfestigkeit erreicht. A similar process is in the area of pleated tube manufacture although known, it serves completely different purposes there. z. B. to produce a anti-corrosive lining. In the spring tube production according to the invention but is through the formation of composite bodies a high compressive strength with relatively small increase in the adjustment forces and also an extraordinary vibration resistance achieved.

Solche aus mehreren dünnen Wandungen bestehenden Federkörper und Feder rohre haben daher nicht nur eine höhere Empfindlichkeit, sondern auch eine weit größere Lebensdauer als einwandige Gebilde gleichen Querschnitts. Die höhere Empfindlichkeit des Verbundkörpers ist darauf zurückzuführen, daß sich bei Formänderung der Wellen die einzelnen Lagen gegeneinander verschieben können. Bei Verbundkörpern können die verschiedenen Schichten ferner aus verschiedenen Werkstoffen in Anpassung an die jeweiligen Anforderungen bestehen. Such spring body and consisting of several thin walls Spring tubes therefore not only have a higher sensitivity, but also a Much longer service life than single-walled structures of the same cross-section. The higher one Sensitivity of the composite body is due to the fact that when the shape changes the waves can move the individual layers against each other. For composite bodies The different layers can also be made of different materials in customization to the respective requirements exist.

Die elektrische Widerstandsschweißung erlaubt nicht nur die Verwendung von reinem Eisen als Werkstoff, sondern auch von autogen nicht mit ausreichender Sicherheit schweißbaren Legierungen, ferner solcher Werkstoffe, die in Form nahtlos gezogener Hülsen infolge der sehr schwierigen Verarbeitung überhaupt nicht erhältlich sind. Für die elektrischeWiderstandsschweißung eignen sich fast sämtliche Legierungen, die einen höheren Widerstand haben als Kupfer. In Betracht kommen z. B. neben Weicheisen, einfachen Kohlenstoffstählen, Monelmetall und den meisten nicht rostenden Stählen, auch Nickel-Kupfer-Legierungen und Neusilberlegierungen. Hierdurch wird ein schwerwiegen der Mangel behoben, da Federrohre aus diesen Werkstoffen bisher nicht zu erhalten waren. Das neue Verfahren, das sich widerstandselektrisch überlappt geschweißter Hülsen bzw. Rohre bedient, ermöglicht es ferner, Federkörper und Fedrrch're mit verschiedener Innen- und Außenwand herzustellen. So kann der Federkörper z. B. innen aus Monelmetall bestehen, während für seine Mittelschicht SM-Stahl und für die Außenschicht wiederum Monelmetall verwendet werden, Durch Verbund einer genügend großen Anzahl dünner Blechzylinder, welche genau ineinandergepaßt und zudem noch vor der Verarbeitung zum Federrohr zwecks Erzielung einer festen Anlage miteinander verwalzt werden können, lassen sich Federkörper und Federrohre für hohe und höchste Drücke herstellen, wie sie z. B. als Axialkompensatoren in Rohrleitungen benötigt werden. Electric resistance welding not only allows use of pure iron as a material, but also of autogenous not with sufficient Safety weldable alloys, as well as those materials that are seamless in shape Drawn tubes are not available at all due to the very difficult processing are. Almost all alloys are suitable for electrical resistance welding, which have a higher resistance than copper. Consider z. B. next to soft iron, simple carbon steels, monel metal and most stainless steels, also nickel-copper alloys and nickel silver alloys. This makes a serious one the deficiency has been remedied, since spring tubes made of these materials have not yet been obtained was. The new process that electrically resistively welded overlaps Sleeves or tubes served, it also enables spring bodies and Fedrrch're with different interior and exterior walls. So the spring body z. B. inside consist of Monel metal, while SM steel for its middle layer and SM steel for the outer layer In turn, Monel metal can be used, by combining a sufficiently large number thin sheet metal cylinder, which exactly fit into each other and also before processing can be rolled together to form the spring tube in order to achieve a firm contact, spring bodies and spring tubes can be produced for high and extremely high pressures, such as she z. B. are required as axial expansion joints in pipelines.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Process for the production of highly elastic spring bodies and spring tubes made of iron, simple carbon steels or stainless and heat-resistant steels, characterized in that a Made of very thin material in the longitudinal direction by means of electrical resistance welding overlapped welded pipe is used.

2. The method according to claim 1, characterized in that tightly nested, overlaps electrically welded individual pipes are corrugated at the same time.

To differentiate the subject matter of the invention from the prior art are The following publications were considered in the granting procedure: German Patent Nos. 447,401, 459969, 4939O, 547718, 592361, 62I 25I; Swiss Patent Specification No. I27,826; U.S. Patent No. I40700; »Hut«, 25th edition, 1926, Vol. 2, p. 685; »Document 7 D 392/6. 35 W. B. of the Berlin-Karlsruhe industrial works A.G., now Deutsche Waffen- und Munitionsfabriken A.G. «; 5 chfrn p ke - Horn, »Practical Manual of the entire welding technology «, 2nd volume, 1st edition, Verlag Julius Springer, Berlin 1926; Neumann, "Electrical Resistance Welding and Heating," publisher Julius Springer, Berlin 1927, pp. 56, 143.

Fig. 205 and 206.