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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen kaltgepilgerter metallischer
Hohlwerkstücke In neuerer Zeit wird das bekannte Kaltpilgerverfahren, insbesondere
für Nichteisenmetalle, immer mehr angewendet, weil bei diesem Verfahren selbst bei
sehr weitgehender Verringerung der Wandstärke und des .Durchmessers Zwischenglühungen
nicht erforderlich sind und das Erzeugnis gute mechanische Eigenschaften hat. Kaltgepilgerte
Rohre zeigen aber in. Abhängigkeit von dem gewählten Vorschub auf der Oberfläche
mehr oder weniger starke Wellen, so da:ß man gezwungen ist, den Vorschub möglichst
gering zu halten, was sich auf die Erzeugnismenge auswirkt. Aber selbst bei einem
geringen Vorschub .zeigt das Erzeugnis noch solche Pilgerwellen, so daß es nicht
unmittelbar verwendbar ist. Auch die Genauigkeit ist noch nicht ausreichend. Um
sowohl die Maßhaltigkeit als auch die Wellenfreiheit zu erreichen, mußten bisher
die kaltgepilgerten Rohre im vom, Pilgern ;getrennten Arbeitsgang, wie an sich bekannt,
geglüht, angespitzt und ein oder mehrmals nachgezogen werden, wodurch neuer Abfall
entsteht.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, dem Pilgerschrittwalzwerk ein
weiteres Walzwerk unmittelbar nachzuschalten, um die gepilgerten Rohre zu glätten.
Ferner ist bereits der Vorschlag gemacht worden, Pilgerschrittwalzwerke mit ,zwei
hintereinander angeordneten: Walzenpaaren zu verwenden, um die Knickung bzw. Faltenbildung
zu vermeiden.
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Außerdem ist bereits bekannt, nicht gepilgerte Rohre aüfzuweiten,
um durch besondere Vorrichtungen
nachher eine Wandstärkenminderung
auf spanlosem Wege zu erzielen.
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Demgegenüber betrifft .die vorliegende Erfindung ein Verfahren: zum
Herstellen kaltgepilgerter metallischer Hohlwerkstücke mit unmittelbar nachgeschalteter
weiterer spanloser Formgebung, bei dem das Werkstück nach dem Pilgern aufgeweitet
und kalibriert wird; wozu weder ein Weichglühen noch ein Anspitzen erforderlich
ist. Durch dieses unmittelbare Aufweiten des kaltgepilgerten Werkstückes verschwinden
überraschenderweise die nachteiligen Oberflächenwellen, die bisher ein einmaliges
oder unter Umständen sogar ein mehrmaliges Nachziehen des Walzgutes im. vom Pilgern
getrennten Arbeitsvorgang erforderlich machten. Es ist .dabei besonders vorteilhaft,
daß die Au.fweitung nur ,ganz gering @zu sein braucht, :weil nämlich die hartgewalzten
Rohre eine verhältnismäßig große Aufweitung nicht ohne zwischengeschaltete Wärmebeliandlun.g
aushalten würden, ohne . auf- oder einzureißen.
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Das erfindungsgemäße Aufweiten kann selbst bei sehr hart gepilgerten
metallischen Hohlwerkstücken mit an sich bekannten, einfachen Vorrichtungen, die
erfindungsgemäß mit der Pilgervorrichtung kombiniert sind, erreicht werden. Im folgenden
wird das erfindungsgemäße Verfahren an Hand der schematischen Zeichnung für eine
Kaltp.il.germ.aschine mit unmittelbar nachgeschalteter Aufweitvorrichtun,g als Ausführungsbeispiel
erläutert, wobei auf weitere Vorteile und Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung noch hingewiesen wird. In der Zeichnung zeigt
schematisch Abb. z die erfindungsgemäße Kombination der Walzwerkzeuge, der Aufweit-
und der Kalibriervorrichtung zu Beginn des Arbeitshubes, Abb. 2 die Stellung der
kombinierten Werkzeuge nach dem Vorschub und einer teilweisen Verlängerung des Rohres
durch den Walzvorgang, Abb. 3 die Stellung derselben bei Beendigung des Streckvorganges
durch die Walzwerfkzeuge, Abb.4 die .Stellung der Walz-, Au.fwei.t- und Kalibrierwe.rkzeuge
bei Beendigung des Walzwerkshubes im Augenblick .der beginnenden Dreihung des formschlüssig
auf dem Dorn festgehaltenen Rohres vor Beginn des Rückhubes, Abb. 5 die Kombination.
der Werkzeuge in Ansicht, Abb. 6 diese in Draufsicht.
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In .den Abbildungen ist 5 der an seinem vorderen Ende verjüngte Dorn
und 6 das rohrförmige Werkstück. Die ,mit exzentrischen Arbeitsflächen versehenen
'Walzsektoren z und 2 sind mit - ihren Achsen 3 und 4 drehbar in einem ,Schlitten
15 gelagert, der in den Abb. 5 und 6 angedeutet ist. Dieser wird beispielsweise
mit einer Kurbel hin und her bewegt. Zum schrittweisen Vorschub des Werkstückes
6 dient die Gewindespindel' 7 und die Gewindemutter 8, die mit einer das Werkstück
6 umfassenden, drehbaren Spannmuffe .9 verbunden ist. Während der Bearbeitung des
Werkstückes 6 durch die Walzsektoren r und 2 wird das Werkstück 6 durch die Spannmuffe
9 unverrückbar festgehaIten. Nach jedem Walzschritt wird das Werkstück 6 auf dem
während des Walzvorganges feststehenden Dorn 5 vorgeschoben. Dieser ist mit bekannten
Mitteln unter Umstränden auch in seiner axialen Stellung zum Werkstück 6 verstellbar
und gegebenenfalls auch mit dem Werkstück drehbar. Das Hinund'herschwingen der Walzsektoren
z und 2 beim Hinundhergehen des .Schlittens r5 wird .z. B. über einen Zahnkranz
bewerkstelligt, der nicht dargestellt ist. r Die geschilderte Ausführungsform einer
Kaltpi,lgermaschine ist an sich bekannt. Erfindungsgemäß -ist nun dieser Maschine
unmittelbar eine Aufweitvorrichtun.g nachgeschaltet.
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Das an sich bekannte Aufweitwerkzeug besteht aus -der Dornstange ro,
die mit dem Dorn 5 der Pilgermaschine fest oder lösbar verbunden ist und somit gegen
das aufzuweitende Werkstück feststeht. Die .Dornstange ro geht über den konischen.
Ansatz z z in den Dornkopf r2 über, dessen Durchmesser größer ist als der Innendurchmesser
des kaltgepilgerten Rohres 6. Der besseren Übersicht wegen i.st das Maß der Aufweitung
übertrieben dargestellt.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird beim Arbeitshub das .gewalzte
und awfzuweitende Werkstück6 jeweils um eine bestimmte Länge, die sich aus dem Vorschub
und der erzielten Verlängerung zusammensetzt, auf der feststehenden .Dornstange
zo gegen den Dornkopf 12 geschoben, wobei. der konische Ansatz r i das Werkstück=
um einen von den Abmessungen des Dornkopfes i2 im Vergleich zur lichten Weite des
Werkstückes abhängigen Betrag aufweitet. Dabei. braucht diese Aufvsreitung nur gering
zu sein., ,weil auch schon dadurch die Welleufrei'heit der äußeren und inneren Oberfläche
des Walzgutes erreicht wird, was besonders vorteilhaft ist gegenüber dem im vom
Pilgern getrennten Arbeitsgang bisher angewandten Nachziehen des gepilgerten Rohres,
wo nicht nur eine Zwischenglühung, sondern auch noch ein Anspitzen und mindestens
ein -einmaliges Nachziegen des Rohres zur Erreichung des gleichen Zweckes erforderlich
ist. ,So l.äß.t sich beispielsweise ein stranggepreßtes Rohr aus einer Alumini-umlegieriz.ng
der Gattung AI-Cu-Mg von 48: X 53 mm. auf 40,,5- X 1,5 mm in einem Durchgang kaltpilgern.
Das -gepilgerte Rohr zeigt jedoch sowohl auf der inneren wie auf der äußeren Oberfläche
Wellen und muß zur Beseitigung der Oberflächenwellen zunächst geglüht, angespitzt
und dann noch mindestens einmal nachgezogen werden. Gemäß. der Erfindung wird jetzt
das gepilgerte Rohr mit den äußeren und inneren Oberflächenwellen durch das nachgeschaltete
Aufweitwerkzeug aufgeweitet, wodurch die Oberflächenwellen ausgetilgt werden. Diese
sind, wie festgestellt wurde, bei dieser Abmessung .bei einer Aufweitung auf 41,1
X 1,5 mm verschwunden. Es wurde aber weiter durch Versuche ermittelt, daß das kaltgepilgerte
Rohr selbst auch noch eine größere Aufweitung auf 41,75 %< 1,5 mm vertragen würde,
ohne auf- oder
einzureißen. Das ist aus folgenden Gründen beachtlich:
Bei dem: Ausiführungsbeispiel ist die Kaltpilgerfäbigkeit des Rohres nach dem Kaltpilgern
von 48 X 53 mm auf 40,5 X 1,5 mm erschöpft. Eine weitere Durchmesser- oder/und Wandstärkenverminderung
durch Pilgern würde zum Auf- oder Einreißen des Rohres führen. Überraschenderweise
verträgt aber das kaltgepilgerte Rohr trotzdem noch eine Aufweitung um o,6, ja sogar
um 1,25 mm, ohne auf- oder einzureißen. Das ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen,
daß durch das Aufweiten zum Zwecke der Austilgung der Pilgerwellen Spannungen zum
Teil mit aufgehoben werden, die beim Kaltpilgern entstanden sind. Nun werden aber
bereits durch die Aufweitung um oy:6 mm, die üblichen Oberflächenwellen ausgetilgt.
Bei einer größeren Aufweitung, etwa um 1,25 mm, können aber auch. noch tiefere Pilgerwellen
ausgelöscht werden, die dann entstehen, wenn man den gräßeren Vorschub bei den bekannten
Pilgermaschinen anwendet. Der Anwendung des größeren Vorschubes standen aber bisher
deshalb Bedenken entgegen, weil man die dann entstehenden tieferen. Pilgerwellen
nur durch mehrmaliges Nachziehen wieder auslöschen konnte, sofern es überhaupt noch
möglich war. Aus diesem Grunde hat man bisher beim Kaltpilg:er.n metallischer Hohlwerlkstücke
von dem einstellbaren Höchstvorschub Abstand genommen. um nicht durch das mehrmalige
Nachziehen des kaltgepilgerten, dann weidh:gegiühten und- angespitzten Rohres -den
beringen Vorteil in das Gegenteil zu verkehren, den man durch die Anwendung des
Höchstvorschubes zuniächst erreichen würde. .Beim Verfahren gemäß der Erfindung
werden jedoch auch tiefere Pilgerwellen durch eine ,einzige Aufweitung entsprechenden
Grades ausgetilgt, so daß jetzt auch der Anwendung des größtmöglichen Vorschubes
keine Hemmnisse mehr entgegenstehen.
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Die Aufweitung selbst ganz hart gepilgerter Rohre kann dadurch erleichtert
werden, .daß man das Rohrendee vorverfor.mt, beispielsweise durch Drücken oder Hämmern
von außen oder durch Ausreiben oder Ausfräsen im Innern. In einem solchen Falle
beginnt dann das erfindungsg°rnäße A.ufweiten durch den Druck :des Aufweitdornes
erst einige Millimeter vom An.fangsrohrende, was, wie fest-,geste lltwurde, vorteilhaft
ist hinsichtlich der Ausbildung von nachteiligen Spannungen, insbesondere bei kerbempfindlichen
metallischen Werkstoffen.
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Beim Au.fw-eiten sehr hart ge@pilg@rter Rohre muß aber -eine gewisse
Rückfederung in Rechnung gesetzt werden, deren (Höhe nicht nur von der Art des Werkstoffes,
sondern vor allem auch von dem Härtezustand des Werkstückes, dessen Ausgangsabmessungen
und der angewandten -prozentualen Aufweitung abhängig ist.
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Durch den Vorschub oder/und durch die erzielte Verlängerung des Werkstückes
wird das durch den Ansatz i i Rohr 6 auf den Dornkopf 12 geschoben. Durch die z.
B. mit dem Arbeitshub der Walzsektoren gekuppelte Kalibrierscheibe, d?ezweckentsprechend
doppelt oder mehrfach angewandt wird, erhält das Erzeugnis in einem Arbeitsgang
außer der Wellenfreiheit auf der äußeren und inneren Oberfläche auch eine Genauig
seit hinsichtlich des Durchmessers oder/und der Wandstärke, ohne daß ein Weichglühen
oder Anspitzen erforderlich ist. Das Kalibrneren muß aber nach dem be-.endeten Walzvorgang
ebenfalls beendet sein, damit das durch das Auswalzen noch formschlüssig auf dem
Dorn 5 festgehaltene Rohr 6 bei der dem Pilgerschri.ttverfahreneigenenDrehunz desDornes
5 auf dem mit dem letzteren verbundenen Dornkopf 12 des Aufweit,v-erkzeuges durch
dlie Kalibrierscheibe 13 nacht mehr festgehalten wird, so daß ein Verwinden der
Materialfaser nicht eintritt.
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In den Ausführungsformen der Abb. 5 und 6 ist der .Gleichlauf der
Kalibrierscheibe mit den Wal,zsektoren. i und 2 hydraulisch gesteuert. Zu diesem
Zweck ist der Schlitten 15 mit einer Wasserkammer 16 starr verbunden, wie auch ihrerseits
die Kalibrierscheibe 13 mit einer Wasserkammer 17 fest verbunden ist. Durch diese
beiden Kammern führt die ortsfeste Welle 1$, welche die beiden als Trennwände wirkenden
kolbenartigen Scheiben 20 und 21 trägt. Ist nun die Kammer 16 bei der Ruhelage des
Schlittens 15 mit Wasser gefüllt, dann wird beim Arbeitshub des Schlittens 15 das
Wasser aus der Kammer 16 über die Leitung i9 in die Kammer 17 gedruckt, wodurch
auch die mit der Kammer 17 verbundenen Scheiben 13 die gleiche Bewegung ausführen
wie die Kammer 16. Beim Rückwärts@hub wird das Druckwasser der Kammer 17 über .die
Rückleitung 1¢ der Kammer 16 wieder zugeführt.
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Im allgemeinen ist es zweckmäßig, die Kalibrierscheiben nicht die
gleiche Weglänge zurücklegen zu lassen wie die Walzsektoren, sondern das VerUältnis
wie dargestellt zu untersetzen.
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An .Stelle der hydraulischen .Steuerung kann aber auch jede andere
bekannteStcuerung, beispielsweise durch .ein Gestänge, angewandt werden.
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Nach der Drehung des Weiikstückes im Pilgerschrittverfahren (Abb.
q.) beginnt der Rücklauf der Wadzwerlezeuge und, der Kalibrierscheibe in die Ausgangsstellung.
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Es ist für das erfindungsgemäße Verfahren gleichgültig, ob das Kaltpilgern
mit Walzsektoren oder mit an sich bekannten Schwingsegmenten durchgeführt wird.
Statt das Werkstück un.verrück-. bar festzuhalten, kann man auch umgelkehrt das
Werkstück während der Bearbeitung hin und her bewegen, während die Walzs:°ktoren
in an sich bekannter We ::se um ortsfeste Achsen schwingen.