DE960145C - Verfahren zum faltenlosen Schliessen oder Einziehen von duennwandigen Metallrohren - Google Patents

Description

Ein starkwandiges Metallrohr kann dadurch an seinem Ende zu einer Kalotte geschlossen oder zu einem Hals eingezogen werden, daß das Rohrende in ein erhitztes. Gesenk hineimgestaucht wird. Dünnwandige Rohre, deren Wandstärke ungefähr V₅₀ des Rohrdurchmessers oder weniger beträgt, lassen sich auf diese Weise aber nicht schließen oder einziehen, denn dabei bilden sich am Rohr in der Nähe des Gesenkmundes Längs- und Querfalten, die das Rohr für die Weiterverarbeitung unbrauchbar machen. Diese Schwierigkeiten bei der Verformung von dünnwandigen Rohren'hat man bisher dadurch zu überwinden versucht, daß man das Rohrende erwärmte und in heißem Zustand durch schnell aufeinanderfolgende, axial geführte Schläge von geringer Schlagstärke in das heiße Gesenk hineintrieb. Dabei diente das erhitzte Gesenk im wesentlichen dazu, die Temperatur des in vorgewärmtem Zustand in das Gesenk eingebrachten zu verformenden Rohrendes zu erhalten. Das Übergreifen der Erwärmung auf den nicht zu verformenden Teil des Rohres sollte durch künstliche Kühlung verhindert werden. Zu diesem Zwecke wurde ein Kühlmantel um das Rohr gelegt und ein Kühlmittel, bei-

spielsweise Druckluft, durch den Kühlmantel hindurchgepreßt. Hierbei hatte der Kühlmantel notwendigerweise einen Abstand vom Gesenk, so daß das Rohr zwischen dem Gesenk und Kühlmantel nicht genügend widerstandsfähig blieb.

Die Erfindung geht von einem Verfahren zum Schließen oder Einziehen der Enden von dünnwandigen Rohren aus, bei dem das Rohrende in ein erhitztes Gesenk gestaucht und ein Übergreifen der

ίο Erwärmung auf die nicht zu verformende Rohrzone durch künstliche Kühlung unterbunden wird.

Die Erfindung'betrifft ein Verfahren zum Schließen oder Einziehen der Enden von dünnwandigen Rohren aus "Metallen, deren Warmverformungstemperaturen unter 6oo° C liegen, insbesondere von Rohren mit Wandstärken von weniger als V₅₀ des Rohrdurchmessers. Unter Warmverformungstemperatur ist eine Temperatur zu verstehen, bei der die Verformung den Werkstoff nicht verfestigt,

ao der verformte Werkstoff also den weich geglühten Zustand aufweist. Sie liegt üblicherweise oberhalb der Rekristallisationstemperatur des zu verformenden Werkstoffes. Die Temperatur von 6oo° ist zur Zeit die Grenze, bis zu der heute erhältliche Gesenkstähle noch eine ausreichende Warmfestigkeit zur Durchführung des Verfahrens besitzen.

Die Erfindung besteht darin,, daß das zu verformende Rohrende kalt in ein Gesenk gedrückt und von diesem auf seine Warmverformungstemperatur erhitzt wird, wobei das Rohrende scharf an seiner Eintrittsstelle in das Gesenk sowie der Gesenkmund mit einer Kühlflüssigkeit gekühlt wird. Die Erhitzung des Rohrendes auf seine Warmverformungstemperatur erfolgt durch die intensive Berührung mit dem heißen Gesenkrachen, dessen Krümmung am oder nahe am Gesenkmund beginnt. Zur Kühlung wird eine Kühlflüssigkeit von außen scharf gegen die Eintrittsstelle des Rohrendes in das Gesenk gespritzt und/oder im Rohrinnern ein Spiegel der Kühlflüssigkeit etwa bis zur Höhe des Gesenkmundes aufrechterhalten. Diese erfindungsgemäße Art der Kühlung verhindert, daß die Erwärmung längs der Rohrwand auf den unmittelbar am oder außerhalb des Gesenkmundes befindlichen Rohrteil übergreift. Die Flüssigkeit verdampft beim Auftreffen auf die erhitzten Stellen gefahrlos. Das erfindungsgemäße Verfahren erstrebt und erzielt ein starkes Temperaturgefälle in der Rohrwandung längs des Rohrteils in der Nähe des Gesenkmundes.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird einerseits das Rohrende im erhitzten Gesenk an der am stärksten zu verformenden Stelle, nämlich im Gesenkrachen, durch die Erwärmung auf seine Warmverformungstemperatur in den Zustand einer optimalen Verformbarkeit gebracht und darin gehalten. Und andererseits wird der anschließende, nämlich in der Nähe des Gesenkmundes befindliche Rohrteil so kalt gehalten, daß er nicht erweicht obwohl die Rohrwand die Wärme vom Gesenkrachen her weiterleitet. Daher läßt sich einerseits das Rohrende im Gesenk ohne Faltenbildung einwandfrei verformen, und andererseits wird der kalt gehaltene Rohrteil am Gesenkmund selbst dann nicht deformiert, wenn das Rohrende geschlossen oder zu einem Halsteil gebildet wird. In diesem Stadium des Verformungsvorganges wird nämlich mit höheren Arbeitsdrücken als im Anfang gearbeitet, und auch diese erhöhten Arbeitsdrücke müssen von dem am Gesenkmund sitzenden Rohrteil aufgenommen werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine große Durchmesserverringerung bei-einem dünnwandigen Rohr auch in einem kontinuierlichen Preßvorgang, ohne daß dabei Falten im Rohr entstehen.

Weitere Ausbildungsmerkmale der Erfindung ergeben sich aus'der nachfolgenden Beschreibung und den Ansprüchen. Das Verfahren nach der Erfindung eignet sich auch dazu, weite Rohrenden zu sehr engen Flaschenhälsen in mehreren Verfahrensschritten wie folgt einzuziehen: Das zylindrische Rohrende wird beim ersten Verfahrensschritt wie bereits beschrieben zu einer Schulter und einem daran anschließenden weiten Hals eingezogen. Dann wird der Halsdurchmesser mit jedem nachfolgenden Verfahrensschritt weiter verengt, wobei der vorhandene Hals jeweils zu einer stufenlosen Fortsetzung der vorhandenen Schulter und danach zu einem engeren Hals umgebildet wird. Bei jedem Stauchvorgang wird die in den Gesenkmund eintretende Schulter gekühlt und der jeweilige Stauchvorgang erst dann beendet, wenn das Folgegesenk mit seiner Mundöffnung auf der vorhandenen Schulter des Rohrendes aufsitzt.

Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren wird also der Hals des Rohrendes in jeder Folgestufe zunächst zu einer Schulterverlängerung umgebildet und dann ein engerer Hals auf der verlängerten Schulter geformt. Dadurch unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren schon rein äußerlich von einem bekannten Verfahren zur Herstellung von verstärkten Halsteilen an Leichtmetallflaschen. Denn bei diesem bekannten Verfahren wird das Rohrende zunächst außen konisch geschwächt, dann wird das auf etwa 400⁰ C erwärmte Rohrende in mehreren Stufen, beginnend an der vom Rohrende am weitesten entfernten Stelle mittels verschieden gestalteter, kalt gehaltener Preßköpfe zu einer Schulter ohne Hals mit jeweils dickerer Wand immer enger eingezogen und erst in der Endstufe das Schulterende zu einem Hals umgeformt.

Der Erfindungsgedanke wird nachstehend beispielsweise an Hand der Fig. 1 beim Einziehen eines Flaschenhalses an einem Aluminiumrohr erläutert. Dazu wird ein der Form des Flaschenhalses entsprechendes Gesenk 1 benutzt, dessen Eingangsdurchmesser dem Außendurchmesser des rohrförmigen Rohlings entspricht und das mit der Heizeinrichtung 2 elektrisch oder mit Gas auf die Warmverformungstemperatur des RohrwerkstofFes, also auf eine Temperatur oberhalb von 400⁰ C, erhitzt wird. Außerdem kann das Rohrende auch noch vom Innern her gesondert gewärmt werden, um es möglichst duktil zu machen. Die Krümmung des Gesenkra;hens beginnt, wie die Figur zeigt, nahe am Gesenkmund.

Das Rohrende 3 erwärmt sich beim Stauchen in das erhitzte Gesenk 1 durch die intensive Berührung sehr rasch auf die erforderliche Warmverformungstemperatur des Rohrwerkstoffes. Hierdurch sinkt der Verformungswiderstand des Rohrwerkstoffes vor allem im Rachen des Gesenkes auf einen Bruchteil der Werte im kalten Zustand. Der zylindrische Rohling beginnt sich zu schließen und verformt sich an seinem Ende unter dem Stauchdruck allmählieh zur Schulter und zum Flaschenhals 4. Dabei wird das Rohrende sowohl in axialer als auch in radialer Richtung ohne Falten verformt, wenn die Geschwindigkeit des Preßwerkzeuges nicht zu groß ist, mit dem der Stauchdruck erzeugt wird. Beispielsweise ist das Gesenk, mit dem ein Rohrende verformt wird, an dem beweglichen Oberteil der Presse befestigt. Der nicht zu verformende, zylindrische Rohrkörper ist teilweise durch ein den Rohling schließend umfassendes, in der Figur nicht dargestelltes Untergesenk abgestützt. Die frei bleibende Übergangsstelle zwischen den beiden Gesenken und das in das Gesenk eingetretene Rohrstück müssen den axialen Stauchdruck aufnehmen. Das nahe am Gesenkmund innerhalb und.außerhalb des Gesenks befindliche Rohrstück ist am meisten gefährdet, weil hier die Neigung zur Faltenbildung sehr stark ist. Damit das Rohr hier faltenlos bleibt, werden der Gesenkmund und das Rohr scharf an seiner Eintrittsstelle in das Gesenk, dessen Rachenkrümmung am oder nahe am Gesenkmund beginnt, mit einer Kühlflüssigkeit gekühlt. Zu dem Zweck wird unmittelbar unter dem beheizbaren Obergesenk ringförmig ein daran befestigtes Wasserrohr 5 angeordnet, welches das Wasser durch die öffnungen oder Düsen 5' schräg gegen die Eintrittsstelle des Rohres und damit verständlicherweise auch gegen den Gesenkmund spritzt. Dadurch wird das in das Gesenk eintretende Rohr, kalt gehalten und der Gesenkmund gekühlt. Statt der äußeren Wasserkühlung oder zusätzlich zu ihr könnte ein stehendes Rohr erfindungsgemäß auch mit Wasser gefüllt, durch ein Zu- und Ablaufrohr für den Wasserwechsel gesorgt und gleichzeitig ein konstanter oder ein in Abhängigkeit vom Hub des Obergesenks veränderlicher Wasserstand in geeigneter Hohe aufrechterhalten werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es ohne weiteres möglich, Rohre mit einem Innendurchmesser von 180 mm und einer Wandstärke von nur 1,5 mm auf einen Durchmesser von 65 mm einzuziehen, und zwar auch mit einem einzigen, stufenlosen Arbeitsgang. Eine so starke Einziehung im Verhältnis 1 :3 war mit den bisher bekannten Verfahren nicht möglich.

Bei dem erfindungsgemäßen Einziehen des Rohrendes kann auch anstatt der Einziehung zu einem Hals das sich verengende Rohrende in einen Halskragen eingepreßt werden, der eine Ringnut zur Aufnahme des Rohr- oder Halsrandes aufweist und der das Gewinde für die Aufnahme des Flaschenventils trägt. Der nach innen fließende Werkstoff des Rohrendes legt sich dabei fest in die Ringnut des Halskragens. Der Halskragen ist dann unlösbar mit dem Flaschenkörper verbunden. Er wird zur Dichtung außen mit dem Flaschenkörper verschweißt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit Vorteil auch dann angewendet werden, wenn ein rohrförmiger Körper in Form einer Halbkugel 6 oder eines Rotationsellipsoids zu schließen ist, wie dies die Fig. 2 schematisch zeigt.

Fig. 3 zeigt das Einziehen eines engen Flaschenhalses in mehreren Stufen. Hierbei wird für den zweiten und entsprechend für jeden folgenden Schritt ein jeweils kleineres Werkzeug 1' benutzt.

Darin wird der Hals 4 des vorgeformten Rohlings zunächst zu einer stufenlosen Fortsetzung -der vorhandenen Schulter und dann zu einem engeren Hals 4' umgeformt. Hierbei werden die Schulter des vorgezogenen Rohlings und der Gesenkmund durch eine dagegen gespritzte Kühlflüssigkeit gekühlt. Jeder Preßvorgang ist beendet, wenn das Folgewerkzeug i' mit seiner Mundöffnung auf der vorhandenen Schulter des Rohlings aufsitzt. Verständlicherweise ist die Mundöffnung des Folge-Werkzeuges kleiner als die Mundöffnung des vorhergehenden Werkzeuges, aber größer als -die den Hals 4 bildende Ausnehmung in dem vorhergehenden Werkzeug. Die den neuen Hals 4' bildende Ausnehmung des Folgewerkzeuges ist kleiner als go die den Hals 4 bildende Ausnehmung des vorhergehenden Werkzeuges. Die Höhlungen der Folgewerkzeuge sind so gekrümmt, daß das jeweils neu gebildete Schulterstück eine stufenlose Verlängerung des vorhandenen Schulterstücks ist. Auf diese Weise kann der große axiale Stauchdruck, der zum Einziehen eines sehr weiten Rohres auf einen sehr kleinen Hals notwendig ist und den das Rohr sonst nicht faltenlos aufnehmen würde, in mehrere Teildrücke unterteilt werden. Die Teildrücke können durch geeignete Abstufung der Folgewerkzeuge gleich groß und so niedrig gehalten werden, daß weder der verformte noch der nicht verformte Rohrteil in der gefährdeten Zone am Gesenkmund Falten bilden.

Claims (6)

PATENTANSPBOCHE:

1. Verfahren zum Schließen oder Einziehen der Enden von dünnwandigen Rohren aus Metallen mit Warmverformungstemperaturen unter 6oo° C und insbesondere mit Wandstärken ■von weniger als V₅₀ des Rohrdurchmessers, bei dem das Rohrende in ein beheiztes Gesenk gestaucht und ein Übergreifen der Erwärmung

. auf die nicht zu verformende Rohrzone durch künstliche Kühlung unterbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrende kalt in das Gesenk eingebracht, von diesem auf Warmverformungstemperatur erhitzt und scharf an seiner Eintrittsstelle in das Gesenk, dessen Rachenkrümmung ' am oder nahe am Gesenkmund beginnt, unmittelbar mit einer Kühlflüssigkeit gekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeit von außen

gegen die Eintrittsstelle des Rohres in den Gesenkmund gespritzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei stehenden Rohren ein Wasserstand im Rohrinnern aufrechterhalten wird, der etwa bis zur Höhe des Gesenkmundes reicht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verbindung der Außen- und Innenkühlung nach Anspruch 2 und 3.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrende im Gesenk zusätzlich vom Innern her erhitzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrhals in mehreren Schritten eingezogen wird, indem der erzeugte Hals jeweils im nachfolgenden Schritt zu einer stufenlosen Fortsetzung der vorhandenen Schulter mit einem engeren Hals umgebildet wird, wobei die in den Gesenkmund eintretende Schulter gekühlt und der Preßvorgang dann beendet wird, wenn das Folgegesenk mit seiner Mundöffnung auf der- vorhandenen Schulter aufsitzt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 667 928, 674 846; österreichische Patentschrift Nr. 159 418;

französische Patentschrift Nr. 960 928;

USA.-Patentschriften Nr. 2 357 110, 2 592 593;

von Ze er leder, Alfred, »Technologie der Leichtmetalle«, Zürich 1947, S. 197;

Zeitschrift »Werkstatt und Betrieb«, 84. Jahrg. (1951), Heft io, S. 455, u. Heft 11, S. 521;

»Centralblatt der Hütten- und Walzwerke«, 30. Jahrg., Nr. 47 vom 24. November 1926, S. 501, u. Nr. 49 vom 8. Dezember 1926, S. 529.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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