DE947695C

DE947695C - Process for reducing or eliminating directed internal stresses in drawn tubes

Info

Publication number: DE947695C
Application number: DEK8871D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Werner Albert
Original assignee: Kronprinz GmbH
Current assignee: Kronprinz GmbH
Priority date: 1945-03-22
Filing date: 1945-03-22
Publication date: 1956-08-23

Description

Verfahren zum Verringern oder Beseitigen gerichteter Eigenspannungen in gezogenen Rohren Der Hohlzug von Rohren, d. h. das Reduzieren des Außendurchmessers bei im wesentlichen gleichbleibender oder zunehmender Wandstärke, verursacht wegen des Vorlaufens der innenliegenden gegenüber den außenliegenden Werkstoffteilen bleibende Spannungen, die im Rohrinnern zu Druck- und am Rohrumfang zu Zugbeanspruchungen führen.Process for reducing or eliminating directed residual stresses in drawn tubes The hollow drawing of tubes, d. H. reducing the outside diameter with essentially constant or increasing wall thickness, caused by the advancement of the inner compared to the outer material parts remaining Tensions that lead to pressure inside the pipe and tensile stress on the pipe circumference to lead.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese, insbesondere beim Hohlzug von Rohren in diesen zurückbleibenden, inneren Druck- bzw. äußeren Zug-Längsspannungen auf mechanischem Wege abzubauen, um eine Glühbehandlung und damit eine 'Senkung der Festigkeitseigenschaften zu vermeiden.The invention is based on the object, in particular when Hollow pulling of pipes in these remaining, internal compressive or external longitudinal tensile stresses to be mechanically dismantled in order to have an annealing treatment and thus a 'lowering to avoid the strength properties.

Das er$ndungsgemäße Verfahren besteht darin, die Rohre im Anschluß an den Ziehvorgang über einen eine geringe Aufweitung bewirkenden Dorn zu ziehen.The method according to the invention consists in connecting the pipes to pull the drawing process over a mandrel causing a slight expansion.

Im Gegensatz zu der eben erwähnten Aufgabe handelt es sich bei dem als Autofrettage bekanntgewordenen Verfahren darum, in zunächst spannungslosen Geschützrohren bleibende, innere Druck-und äußere Zug-Ringvorspannungen auf mechanischem Wege aufzubauen, um die Widerstandsfähigkeit der Rohre gegenüber dem beim Schuß auftretenden, hohen Innendruck heraufzusetzen.In contrast to the task just mentioned, this is the case known as autofrettage Procedure about getting in first Tension-free gun barrels permanent, internal compression and external tension ring prestressing to be built up mechanically in order to increase the resistance of the pipes the high internal pressure occurring during the shot.

Zur Lösung voneinander abweichender Aufgaben wird zwar in beiden Fällen ein hohles Werkstück auf mechanischem Wege aufgeweitet. Da jedoch bei den aufzuwehenden Werkstücken j:edesmal ,ein anderer Eigenspannungszustand vorliegt, werden in beiden Fällen voneinander abweichende Wirkungen, nämlich im bekannten Falle ein Aufbau von Ringvorspannungen, im vorliegenden .dagegen ein Abbau von Längsspannungen .erzielt.To solve tasks that differ from one another, both cases a hollow workpiece expanded mechanically. Since, however, with the to be blown Workpieces are always in a different state of internal stress in both Cases deviating effects, namely in the known case a build-up of ring prestresses, in the present case, on the other hand, a reduction in longitudinal stresses.

Es war für einen durchschnittlichen Fachmann nicht ohne weiteres erkennbar, daß das bekannte Awfweiten eines rohrförmigen Werkstückes (Autofrettage) unter den veränderten Voraussetzungen beim Entspannen von Rohren gleichfälls mit Erfolg anwendbar ist. Dies wird dadurch bestätigt, daß das Autofrettageverfahren seit Jahrzehnten bekannt ist und bisher keinen Fachmann zu der- in der Anmeldung vorgeschlagenen Maßnahme auf dem Gebet der Herstellung von Rohren .angeregt hat.It was not readily apparent to an average professional that that the known Awfwide a tubular workpiece (autofrettage) under the changed conditions when relaxing pipes equally applicable with success is. This is confirmed by the fact that the autofrettage method has been used for decades is known and has not yet been proposed to a person skilled in the art in the application Measure on the prayer of making pipes.

Dies gilt auch für den bekanntgegebenen Gedanken, daß durch den Einfluß eines 'Stopfens ein gegenüber dem Hohlzug wesentlich günstigerer, nach dem Ziehen in den Rohren verbleibender Spannungszustand und sogar eine Umkehrung von dessen Vorzeichen erzielbar sei; denn es ergibt sich daraus noch nicht die erfindungsgemäße Lehre, die durch das Ziehen in den Rohren hervorgerufenen Eigenspannungen durch Aufwefen mit einem 'Stopfen oder Dorn abzubauen.This also applies to the announced thought that through the influence a 'plug a compared to the hollow draw much cheaper, after drawing state of stress remaining in the pipes and even a reversal of it Sign is achievable; because it does not yet result in the invention Teaching the internal stresses caused by pulling in the pipes Throw it up with a stopper or mandrel.

Ferner ist hier zu sagen, daß Aufweitezüge bei Rohren an sich bekannt sind. Allerdings wurden sk bisher nur dazu angewendet, um Werkstoffehler, z. B. Risse, sichtbar zu machen. Es wurde jedoch nicht erkannt, daß :durch diese Maßnahme die unerwünschten, gerichteten Eigenspannungen abgebaut werden können.It should also be said here that expansion pulls for pipes are known per se are. However, up to now, sk have only been used to correct material defects, e.g. B. Cracks to make visible. However, it was not recognized that: by this measure the undesired, directed internal stresses can be reduced.

Das Verfahren nach der Erfindung ist besonders einfach und fast ohne zusätzlichen Arbeitsaufwand durchführbar, wenn erfindungsgemäß der die Kaltverfestigung bewirkende Hohlzug und der Aufweitezug in ein und demselben Arbeitsgang erfolgen.. Zwecks Durchführung dieses -Verfahrens wird der an einer auf Zug beanspruchten Dornstange befestigte, wie üblich durch das hintere offene Rohrende eingeführte und im Angelende liegende Aufweitedorn beim Beginn des Ziehvorganges zusammen mit dem Angelende unter örtlicher Verminderung der Rohrwandstärke' durch den Ziehring hindurchgeführt lind erst dicht hinter dem Ziehring mit: Hilfe der Dornstange ortsfest gehalten, während das Rohr weitergezogen wird.The method according to the invention is particularly simple and almost without additional work can be carried out if, according to the invention, the work hardening The hollow pull and the widening pull are carried out in one and the same operation. In order to carry out this process, a mandrel bar which is under tension is used fastened, as usual, inserted through the rear open end of the pipe and in the fishing end lying expanding mandrel at the beginning of the drawing process together with the fishing end under local reduction of the pipe wall thickness' passed through the drawing ring only close behind the drawing ring with the help of the mandrel bar held stationary while the pipe is pulled further.

. "Dieses einfache Verfahren ist gemäß der Erfindung auch zur Prüfung kaltgezogenei Rohre auf Werkstoffehler anwendbar. Da bei: diesem Verfahren der Kaltzug und der Aufweitezu,g bisher in zwei'zeit-]ich - -getrennten- Arbeitsvorgängen vorgenommen wurde, bedeutet der Vorschlag eine erhebliche Vereinfachung und damit einen technischen Fortschritt bei der Durchführung des geschilderten RohTprüfverfahrens.. "This simple method is also for testing according to the invention Cold drawn tubes applicable to material defects. As in: this process the cold drawing and the expansion to, g has so far been carried out in two separate work processes the proposal means a considerable simplification and thus a technical one Progress in the implementation of the described raw test procedure.

Das :erfindungsgemäße Verfahren ist in gleicher Weise für einwandige wie auch für mehrwandige Rohre, sogenannte Mehrlagenrohre, anwendbar, ferner in gleicher Weise für nahtlose wlve für ge#-schweißte Rohre. Insbesondere bei letzteren Rohren kann es vorteilhaft sein, den Hohlzug durch einen Stopfenzug mit geringer Wandstärkenabnahme zu ersetzen, wodurch die durch die Schweißnaht hervorgerufenen Ungleichmäßigkeiten in der Wandstärke beseitigt werden. Für den Fall, daß ein Stopfenzug durchgeführt wird, trägt die Dornstange im Bereich des Ziehringes einen Z,#ehdorn und dicht dahinter, am Ende der Dornstange sitzend, den Aufweitedorn.The: method according to the invention is in the same way for single-walled as well as for multi-walled pipes, so-called multi-layer pipes, also applicable in same way for seamless wlve for # -welded pipes. Especially with the latter Pipes, it can be advantageous to pull the hollow draft with a plug with less To replace the decrease in wall thickness, thereby reducing the effects caused by the weld seam Unevenness in the wall thickness can be eliminated. In the event that a plug train is carried out, the mandrel bar carries a Z, # ehdorn in the area of the drawing ring and close behind, at the end of the mandrel bar, the expanding mandrel.

Die Abb. r bis 3 zeigen die zur Durchführung der Erfindung dienenden Vorrichtungen.Figs. R to 3 show the serving to carry out the invention Devices.

Abb. i zeigt die Anfangsstellung. Das Rohr a ist mit dem Angelende in den Zieh 'ring b eingeführt. Die Querschnittsverminderung, die :eine Kaltverfestigung herbeiführen soll, hat bereits begonnen. Der Aufweitedorn c ist noch nicht im Eingriff, wie auch aus der Stellung .des Widerlagers d hervorgeht. Jetzt wird der Dorn zusammen mit dem Rohr in Ziehrichtung, d. h. in der Bildebene nach rechts, bewegt, dabei wandert er zusammen mit dem Rohr durch den Ziehring. Die Querschnittsverminderung, die beim Hindurchtreten des Aufweitedorns durch den engsten Ziehringquerschnitt am Rohrende entsteht, ist :so bemessen, daß sie mit dem vorhandenen Angelende ohne Gefahr des Abrisses durchgeführt werden kann. Diese Stellung, die als Zwischenstellung zu bezeichnen ist, ist in Abb. z gezeigt; aus ihr ergibt sich, -daß das Ende der Dornstange am Wmderlager noch nicht zur Anlage gekommen ist und der Dorn damit noch nicht in Endstellung stehlt. Erst bei der Lage des Aufweitedornes gemäß Abb.3 ist die Endstellung, in der die Aufweitung des Rohres durchgeführt wird, erreicht.Fig. I shows the initial position. The tube a is with the fishing end inserted into the pulling ring b. The reduction in cross section that: a strain hardening to bring about has already begun. The expanding mandrel c is not yet engaged, as can also be seen from the position of the abutment d. Now the thorn is put together with the pipe in the pulling direction, d. H. in the image plane to the right, moved, at the same time it wanders through the drawing ring together with the pipe. The reduction in cross-section, that when the expanding mandrel passes through the narrowest drawing ring cross-section arises at the end of the pipe is: so dimensioned that it connects to the existing hinge end without Risk of demolition can be carried out. This position, as an intermediate position is to be designated is shown in Fig. z; from it follows, -that the end of the The mandrel bar has not yet come to rest on the winter camp and the mandrel has still does not steal in the end position. Only when the expanding mandrel is in position as shown in Fig the end position in which the expansion of the pipe is carried out is reached.

Abb. q. zeigt die Anwendung der Erfindung bei der Herstellung von Mehrlagenrohmen. Bei dem in Abb. 5 dargestellten Beispiel ist an 'Stelle des Hohlzuges ein leichter 'Stopfenzug getreten. Der die Egalmeierung der Rohrwand bewirkende Ziehdorn ist mit cl bezeichnet.Fig.q. shows the application of the invention in the manufacture of Multilayer frames. In the example shown in Fig. 5, instead of the hollow section a slight pull of the stuffing. The one that brings about the leveling of the pipe wall The drawing mandrel is denoted by cl.

Die mit dem Verfahren erreichbare Wirkung ist in Abb. 6 und 7 beispielhaft dargestellt. Abb. 6 zeigt (he in einem doppelwandirgen Rohr von der Endabmessung 5o # 3, das aus einem Außenrohr der Abmessung 6o # i, 5 und :einem Innenrohr der Abmessung 50 # 45 im Hohlzug hergestellt worden ist, feststellbaren gerichteten Eigenspannungen in Umfangsrkhtung. Die-dureh.das aufeinanderAufziehen der beiden Rohre gleichzeitig entstandenen zusätzlichen 'Schrumpfspannungen (im Außenrohr Zug, nm Innenrohr Druck) sind bei dieser Darstellung unberücksichtigt geblieben. Abb.7 läßt den Spannungszustand erkennen, nachdem das Rohr im Anschluß an den Hohlzug um 6% aufgeweltet worden ist. . Wie ersichtlich, .sind die Spannungsspitzen des Innenrohres fast völlig verschwunden und 'sogar umgekehrt worden. Auch die 'Spannungen des Außenrohres werden umgekehrt und wesentlich abgebaut. Erfahrungsgemäß eignen sich derartig behandelte Rohre wegen ihrer Freiheit von Eigenspannungen in ganz besonderem Maße für Dauerbeanspruchungen und Beanspruchung durch Explosionsdruck.The effect that can be achieved with the process is shown in Fig. 6 and 7 as an example shown. Fig. 6 shows (he in a double-walled pipe of the final dimension 5o # 3, which consists of an outer tube of the dimension 6o # i, 5 and: an inner tube of the Dimension 50 # 45 in hollow draw has been made, lockable directional Residual stresses in the circumferential direction. The-dureh. The winding up of the two Additional 'shrinkage stresses created at the same time in the pipes (tension in the outer pipe, nm inner tube pressure) have not been taken into account in this illustration. Fig 7 shows the state of stress after the pipe is connected to the hollow draft has increased by 6%. . As can be seen, the voltage peaks of the Inner tube has almost completely disappeared and has even been reversed. Also the 'tensions of Outer pipe are reversed and significantly reduced. According to experience pipes treated in this way are suitable because of their freedom from internal stresses in very special dimensions for continuous stress and stress from explosion pressure.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Method of reducing or eliminating directed Residual stresses in strain hardened by cold drawing, in particular hollow drawing, preferably medium-walled pipes, characterized in that the pipes are connected to the The drawing process can be pulled over a mandrel which causes a slight amount of force.

2. Method according to claim i, characterized in that the work hardening causing train, in particular hollow train, and the subsequent expansion train in be carried out in the same operation.

3. The method according to claim 2, characterized in that the attached to a mandrel bar stressed in tension, as usual introduced through the open rear end of the pipe and lying in the fishing end Aufweit.edorn at the beginning of the drawing process together with the fishing end under local Reduction of the pipe wall thickness passed through the drawing ring and only sealed is held in place behind the ring with the help of the mandrel bar, while the Pipe is pulled further.

4. The method according to claim i to 3, characterized in that that instead of the hollow train, a 'plug train with a slight reduction in wall thickness occurs.

5. Device for performing the method according to claim 4, characterized in that that the mandrel rod in the area of the drawing ring has a drawing mandrel to reduce the wall thickness and carries the expanding mandrel right behind the drawing ring.

6. Application of the procedure and the device according to claims 2 to 5 for testing drawn tubes for material defects, such as cracks, shells or the like. Application of the method and the device according to claim 2 to 5 for testing welded pipes for seam strength and seam defects. B. Use of pipes, which according to the method and with the devices according to claim i to 7 are treated for purposes in which the pipes are subject to continuous stress or are exposed to explosion pressure. Publications Considered: Book von S c h w i n n i n g: »Construction and material of the gun barrels and rifle barrels«, VDI-Verlag, 1934, p. 53 ff-; Magazine "Werkstattstechnik und Werksleiter", 1938, 'S. 318; "Zeitschrift für Metallkunde", 1931, 'p. i 78 to 184; Magazine »Stahl und Eisen ", 1930, pp. 1233 and 1234.