DE975493C

DE975493C - Method and device for upsetting flanges, thickenings and. Like. On pipes

Info

Publication number: DE975493C
Application number: DED2726D
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr-Ing Seulen
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG; Phoenix Rheinrohr AG
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG; Phoenix Rheinrohr AG
Priority date: 1943-11-02
Filing date: 1943-11-02
Publication date: 1961-12-07

Description

Gewalzte Rohre müssen bekanntlich vielfach mit Flanschen, Verdickungen od. dgl. versehen werden", und zwar vorzugsweise an ihren Enden. Es ist üblich, diese Flansche und Verdickungen, die in Achsrichtung beträchtliche Längen aufweisen können, anzustauchen. Zu diesem Zweck wird das Rohrende bzw. der Teil des Rohres, der der Verformung unterworfen werden soll, in einem Ofen erwärmt, wobei das Erwärmen bis zum endgültig ίο beendeten Stauchen mehrmals wiederholt werden muß. Die Vorrichtung, in der das Stauchen durchgeführt wird, sieht eine Klemmvorrichtung vor, dieAs is well known, rolled pipes often have to be provided with flanges, thickenings or the like ", preferably at their ends. It is common for these flanges and thickenings that are in Axial direction can have considerable lengths to upset. For this purpose, the Tube end or the part of the tube that is to be subjected to the deformation in an oven heated, the heating being repeated several times until the compression is finally completed got to. The device in which the upsetting is carried out provides a clamping device which

das Rohr an einer nicht erwärmten Stelle festhält, während vom erhitzten Ende her ein mit einem Kern versehener Stempel axial gegen das Rohr geführt wird. Abgesehen von der Schwierigkeit, daß das Rohr mehrfach zwischenerhitzt werden muß, hat dieses Verfahren noch den Nachteil, daß die Rohrwandungen in dem zu stauchenden Abschnitt leicht knittern, so daß sich Überlappungen u. dgl. bilden.holds the tube at a non-heated point, while from the heated end one with a Core provided punch is guided axially against the tube. Aside from the difficulty that the tube must be reheated several times, this method still has the disadvantage that the The pipe walls crease slightly in the section to be compressed, so that overlaps and the like. form.

Um das Zwischenerwärmen zu umgehen, ist auch schon versucht worden, die erforderliche Temperatur im anzustauchenden Rohrabschnitt in direktemIn order to avoid the intermediate heating, attempts have already been made to set the required temperature in the pipe section to be upset in direct

109 742/26109 742/26

Stromdurchgang zu erzeugen. Der Stromanschluß wird hierbei an die Klemmeinrichtung für das Rohr und an den Stauchstempel gelegt. Hierbei wird das Rohr auf der gesamten Länge zwischen der Einspannstelle und dem Stauchstempel erwärmt, so daß ein Knittern im Bereich der Stauchung sich nicht verhindern läßt und die Gefahr des Ausknickens des frei zu verformenden Rohres in hohem Maße besteht. Diese Schwierigkeiten können auch nicht dadurch vermieden werden, daß Elektroden so an das Rohr angelegt werden, daß ein eng begrenzter Bereich im unmittelbaren Stromdurchgang erwärmt wird. Die Erwärmung kann auch bei dieser Art der Stromzufuhr nicht so eng begrenzt werden, daß nicht auch solche Abschnitte des Rohres erfaßt werden, die einer Verformung nicht unterworfen werden sollen. Die Temperaturerhöhung erfolgt auf dem Umfang des Rohres auch nicht hinreichend gleichmäßig genug, um eine einwandfreie Formgebung des anzustauchenden Abschnittes zu gewährleisten. Die geschilderten Schwierigkeiten werden noch größer, wenn entsprechend bekannten Vorschlägen das Rohr während des Erwärmens mit Gasbrennern axial umläuft. Es ergibt sich auf diese Weise keine hinreichend gleichmäßige Temperaturerhöhung und, selbst wenn sie möglich wäre, würde die Erhitzungszone schraubenlinienförmig in Richtung der Achse fortschreiten, was zu ungleichförmiger Anstauchung auf dem Umfang führen müßte.Generate continuity. The power connection is here to the clamping device for the Tube and placed on the upsetting punch. Here, the pipe is between the entire length the clamping point and the upsetting punch are heated, so that creasing in the area of the upsetting can not be prevented and the risk of buckling of the freely to be deformed tube in to a high degree. These difficulties cannot be avoided either Electrodes are applied to the pipe in such a way that a narrowly limited area is in the immediate vicinity Passage is heated. Even with this type of power supply, the heating cannot do so be narrowly limited so that those sections of the pipe are not detected that a deformation should not be subjected. The temperature increase takes place on the scale of the The pipe is also not sufficiently uniform to ensure proper shaping of the upset Section to ensure. The difficulties described become even greater, if according to known proposals the pipe axially during the heating with gas burners running around. This does not result in a sufficiently uniform increase in temperature and, even if it were possible, the heating zone would be helical in direction advance along the axis, which would lead to uneven upsetting on the circumference.

Die bekannten Verfahren bedienen sich der Maßnahme, die Rohre axial auf dem gesamten Rohrquerschnitt unter Stauchdruck zu setzen und an der Rohrinnenwand radiale Abstützungen vorzusehen. Dennoch ist es nicht möglich, auf diese Weise zu einwandfreien Anstauchungen zu gelangen, weil kein steiler Temperaturabfall gegenüber nicht zu verformenden Teilen des Rohres erzielt werden kann. Außerdem ist es praktisch nicht möglich, die Anstauchung in Achsrichtung des Rohres fortschreitend aufzubauen.The known methods make use of the measure that the tubes axially over the entire tube cross-section put under compression pressure and provide radial supports on the inner wall of the pipe. However, it is not possible to achieve perfect upsets in this way, because no steep temperature drop can be achieved in relation to parts of the pipe that are not to be deformed can. In addition, it is practically impossible to keep the upsetting progressive in the axial direction of the pipe build up.

Um diese Schwierigkeiten und Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, das Erhitzen induktiv und abschnittsweise vorzunehmen oder aber es, wie bei anderen Erhitzungsarten bekannt, stetig fortschreitend erfolgen zu lassen. Gleichzeitig mit dem induktiven Erhitzen wird das Rohr auf dem gesamten Rohrquerschnitt unter Stauchdruck gesetzt und die Rohrinnenwand radial abgestützt. Es kann schrittweise stets nur die Strecke erhitzt werden, die gerade angestaucht werden soll. Es ist aber auch möglich, das Erhitzen axial in Richtung des Stauchdruckes mit der gleichen oder etwas größeren Geschwindigkeit fortschreiten zu lassen, als sie der Annäherungsgeschwindigkeit zwischen Stauchstempel und Rohreinspannstelle entspricht. Das induktive Erhitzen gewährleistet in bekannter Weise das Entstehen einer eng begrenzten Wärmezone mit steilem Temperaturabfall vom beheizten zum nicht beheizten Teil. Die Folge hiervon ist, daß die Anstauchungen selbst in sehr schmalen Bereichen erzielt werden können, und zwar mit scharfen Übergängen zu den Teilen, die einer Verformung nicht unterliegen. Die angestauchten Stellen brauchen daher, obwohl sie frei verformt sind, praktisch nicht spangebend nachgearbeitet zu werden. Der steile Temperaturabfall gewährleistet ferner, daß die Freiverformung ohne Knittern und ohne die Gefahr des Ausknickens vor sich geht. Um unter allen Umständen zu verhindern, daß noch nicht der Stauchwirkung unterliegende Strecken des Rohres erhöhte Temperatur annehmen, wird vorgeschlagen, die noch nicht unter Induktionsheizwirkung des Induktors stehenden Rohrabschnitte zu kühlen.In order to avoid these difficulties and disadvantages of the known method, according to the Invention proposed to undertake the heating inductively and in sections or it, like with other types of heating known to be carried out continuously progressively. Simultaneously with the inductive heating, the pipe is put under compression pressure over the entire pipe cross-section and the inner wall of the pipe is radially supported. Only the section can be heated step by step which is about to be swaged. But it is also possible to heat axially in the direction of the To let the upsetting pressure proceed with the same or slightly greater speed than they corresponds to the approach speed between the upsetting punch and the pipe clamping point. That In a known manner, inductive heating ensures the creation of a narrowly delimited heat zone with a steep temperature drop from the heated to the unheated part. The consequence of this is that the upsetting can be achieved even in very narrow areas, with sharp transitions to the parts that are not subject to deformation. The upset spots therefore, although they are freely deformed, practically do not need to be reworked by machining. The steep temperature drop also ensures that the free deformation without wrinkling and goes on without the risk of buckling. In order to prevent that at all costs sections of the pipe that are not subject to the upsetting effect will assume an elevated temperature proposed the pipe sections not yet under the induction heating effect of the inductor to cool.

Die Vorrichtung, in der das Verfahren ausgeübt wird, besteht aus einem Stauchstempel und einer Klemmvorrichtung für das Rohr sowie aus einem im Rohrinnern befindlichen Kern. Der Kern kann entweder im Rohr sitzen oder aber mit dem Stempel in das Rohr eingeführt werden. Das Rohrende wird gemäß der Erfindung von einer Induktionsspule umgeben, die eine größere lichte Weite besitzt, als dem größten durch das Stauchen erzielten Rohrdurchmesser entspricht. Die Spule ist so angeordnet, daß sie in Bewegungsrichtung des Stempels ausweicht, und zwar mit mindestens gleicher Geschwindigkeit. Es ist daher auch am zweckmäßigsten, die Spule an dem Stempel zu befestigen und sich mit diesem bewegen zu lassen.The device in which the method is carried out consists of an upsetting punch and a Clamping device for the pipe and a core located inside the pipe. The core can either sit in the tube or be inserted into the tube with the punch. The end of the pipe is surrounded according to the invention by an induction coil, which has a larger clear width, than corresponds to the largest pipe diameter achieved by upsetting. The coil is arranged so that it evades in the direction of movement of the punch, with at least the same Speed. It is therefore also most expedient to attach the coil to the punch and let yourself be moved with it.

In der Zeichnung ist schematisch eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung beispielsweise dargestellt. Das Rohr 1 ist in einer geeigneten Klemmvorrichtung 2 gefaßt und soll auf einem Abschnitt, der bis in die Nähe dieser Klemmvorrichtung reicht, angestaucht werden. Zu diesem Zweck wirkt axial auf das Rohrende ein Stempel 3. Die Bewegung des Stempels 3 in Richtung des Pfeiles 4 kann beispielsweise durch eine Spindel erfolgen. Es ist aber auch jedes andere geeignete Bewegungsmittel möglich. Der Stempel ist mit einem Kern 5 versehen, der in das Rohr mindestens mit einer Länge hineinragt, die der des aufzustauchenden Rohrabschnittes entspricht. Der Kern 5 ist zweckmäßig aus nichtmagnetischem Werkstoff, beispielsweise austenitischem Stahl, herzustellen. Er kann auch mit einer Hülse aus nichtmagnetischem Werkstoff, beispielsweise aus Keramik, überzogen sein.In the drawing, an apparatus for performing the method according to the invention is schematically for example shown. The tube 1 is held in a suitable clamping device 2 and is to be upset on a section that extends into the vicinity of this clamping device. For this purpose, a punch 3 acts axially on the pipe end. The movement of the punch 3 in FIG The direction of the arrow 4 can be done, for example, by a spindle. But it is also every other suitable means of movement possible. The punch is provided with a core 5 that goes into the tube protrudes at least by a length which corresponds to that of the pipe section to be upset. Of the Core 5 is expediently made of non-magnetic material, for example austenitic steel. It can also be fitted with a sleeve made of non-magnetic material, for example made of ceramic, be covered.

Das Rohrende wird erhitzt von einem Induktor 6, der die Form einer das Werkstück umfassenden Spule besitzt. Die in der Zeichnung im Schnitt dargestellte Spule wird von einer Wechselstromquelle geeigneter Frequenz gespeist. Sie bewegt sich in der Stauchrichtung 4, und zwar mit mindestens der gleichen Geschwindigkeit wie der Stauchstempel 3. Auf diese Weise wird erreicht, daß das Rohr stets an der Stelle erhitzt wird, an der der Stauchvorgang sich auswirkt, wie etwa durch die gestrichelten Linien 7 angedeutet.The pipe end is heated by an inductor 6, which has the shape of a surrounding the workpiece Owns coil. The coil shown in section in the drawing is powered by an alternating current source fed at a suitable frequency. It moves in the direction of compression 4, with at least the same speed as the upsetting punch 3. In this way it is achieved that the Tube is always heated at the point where the upsetting process takes effect, such as the dashed lines 7 indicated.

Die Bewegung kann kontinuierlich oder schrittweise erfolgen. Am zweckmäßigsten ist es, die richtige Bewegung des Induktors sicherzustellen, indem er in geeigneter Weise isoliert am Stempel 3 befestigt wird. Durch elektrische Mittel, wie bei-The movement can be continuous or gradual. It is most useful to find the right one Ensure movement of the inductor by attaching it to the punch 3 in a suitably insulated manner will. By electrical means, such as

spielsweise Aufsetzen von Magnetjochen, kann die Temperaturerhöhung eng auf einen unter dem Induktor liegenden Rohrabschnitt beschränkt werden. Um unter allen Umständen die Temperaturerhöhung auf den der Stauchwirkung unterliegenden Abschnitt zu beschränken, kann es zweckmäßig sein, den restlichen Teil des Rohres zu kühlen. Zu diesem Zweck kann der Induktor mit einem Kühlflüssigkeit führenden Hohlraum 8 versehen werden. Am unteren Ende wird die Spule mit Spritzlöchern versehen, aus denen das Abschreckmittel in Richtung der Pfeile 9 auf die Werkstückoberfläche austritt.For example, putting on magnetic yokes, the temperature increase can closely affect one under the inductor lying pipe section are restricted. To under all circumstances the temperature increase It can be useful to restrict it to the section subject to the upsetting effect be to cool the rest of the pipe. For this purpose, the inductor can use a cavity 8 carrying coolant can be provided. At the bottom is the coil provided with injection holes from which the detergent in the direction of arrows 9 on the Workpiece surface emerges.

Unter Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung mit einer Vorrichtung der gekennzeichneten Art gelingt es, Rohrenden selbst auf beträchtliche Längen knitterfrei anzustauchen, wobei gleichzeitig das bisher vielfach erforderliche Zwischenerhitzen in einem Ofen und das damit ver-Using the method according to the invention with an apparatus of the indicated Art succeeds in upsetting pipe ends even over considerable lengths without creasing, whereby at the same time the previously often required intermediate heating in an oven and the

ao bundene umständliche Aus- und Einspannen des Rohres entfällt. Der Stauchvorgang spielt sich fortschreitend in einem Zuge ohne jede Unterbrechung ab. Der Abstand, den hierbei die Spule vom Stempel 3 besitzen muß, ergibt sich unter Berücksichtigung der Werkstoffeigenschaften des Rohres. Auch die Frage, ob es zweckmäßig ist, den Induktor mit gleicher oder mit erhöhter Geschwindigkeit vor dem Stempel ausweichen zu lassen, ergibt sich unter Berücksichtigung der im Einzelfall gegebenen Bedingungen.There is no need for the cumbersome unclamping and clamping of the pipe. The upsetting process progresses in one go without any interruption. The distance between the coil and the punch 3 must have, results from consideration of the material properties of the pipe. Even the question of whether it is appropriate to advance the inductor with the same or with increased speed allowing the stamp to evade is determined taking into account the given in the individual case Conditions.

Claims

PATENT CLAIMS:

ι. Method for upsetting flanges, thickenings or the like on pipes under axial upsetting pressure exerted on the entire pipe cross-section and radial support of the pipe inner wall, whereby the pipe section to be upset is electrically heated evenly over the entire circumference and the annular heating zone progresses axially as a result characterized in that the heating takes place inductively and in sections or in a manner known in the case of other types of heating, continuously progressing.

2. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized by the The induction coil that surrounds the pipe end and is movable in the axial direction, with one of the largest Clear passage adapted to the upsetting diameter.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the induction coil on the The stamp is attached and moves with it.

4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the core consists of non-magnetic material or with a Sleeve made of non-magnetic material is provided.

5. Apparatus according to claim 2 to 4, characterized in that out of the coil Coolant on sections still to be compressed and the remainder of the pipe escapes.

Considered publications:

German patent specifications No. 563313, 521450, 249080;

French Patent No. 585 999;

USA. Patents No. 2,328,742, 2,322,444, 223,507, ι 872 067, ι 870 987;

Technische Blätter, weekly for the German mining newspaper, No. 36/1942, pp. 286 and 287;

Iron and Steel Engineer, March 1933, pp. 67 to 85.

For this purpose, 1 sheet of drawings

109 742/26 11.61