EP0141349A1 - Vefahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Rohren sowie danach hergestellte Rohrrohlinge (Halbfabrikate) - Google Patents
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- EP0141349A1 EP0141349A1 EP84112604A EP84112604A EP0141349A1 EP 0141349 A1 EP0141349 A1 EP 0141349A1 EP 84112604 A EP84112604 A EP 84112604A EP 84112604 A EP84112604 A EP 84112604A EP 0141349 A1 EP0141349 A1 EP 0141349A1
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Definitions
- the invention relates to a method for the powder-metallurgical production of pipes, in which powders of metal and / or metal alloys are filled into a thin-walled capsule consisting of an inner tube jacket and an outer tube jacket and a base, the capsule then on its side opposite the base with an annular lid sealed and exposed to a cold isostatic pressure, whereby the powder is compressed or compressed within the capsule, so that a solid or dimensionally stable tube blank is produced, which is then processed hot, namely under heat. is pressed.
- the present invention is based on the object of avoiding such cracking when the tube blank is heated to the hot working temperature.
- this object is achieved in a surprisingly simple manner by the characterizing measures of claim 1, the process engineering and shaping features described in the subclaims proving to be particularly advantageous.
- Thermal bulges can be compensated or neutralized by the bulge according to the invention, wherein the bulge or bulges are formed at the locations of maximum thermal stresses, that is to say preferably at the end regions of the inner tube or inner tube shell.
- the bulges preferably extend radially outward and are formed by means of rollers or rollers or the like, both male and female dies being able to be used.
- the bulges have a "soft or flat" shape, particularly in the area of the transitions from the bulge to the inner tube or inner tube jacket.
- the cross section of the bulge is thus approximately trough-shaped, the transition radii being approximately in the order of the radius of the inner tube jacket. Training Wrinkles must be avoided in any case.
- the bulges according to the invention permit problem-free stretching or expansion of the inner tube or inner tube shell when the tube blank or compact is heated to the hot working temperature, so that the inner tube shell is smoothed.
- a radially outwardly extending bulge 15, 16 is formed, which allows thermal expansion of the inner tube when the tubular capsule 10 is heated to the hot working temperature such that the inner tube shell 12 is smoothed.
- two or more bulges extending over the circumference of the inner tube or inner tube shell 12 may be arranged corresponding to the bulges 15, 16.
- the bulges 15, 16 are relatively flat in cross section, ie the transition radii are relatively large and move in the order of the radius of the inner tube shell 12.
- the tube blank or compact 10 heated to the hot working temperature with the smoothed inner tube jacket 12 can then be pressed in a conventional manner to the final tube strand.
- the depth and the transition radii r 1 , r 2 and r 3 depend both on the dimension of the tube blank or compact 10, the powder material used, the material of the inner tube jacket 12 and outer tube jacket 11 and the hot working temperature.
- the sole radius r 2 is preferably approximately twice as large as the transition radii r 1 and r 2 in the transition region between the bulge and the inner tube.
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Abstract
Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Rohren, bei dem Pulver aus Metall und/oder Metall-Legierungen (17) in eine dünnwandige Kapsel bestehend aus Innenrohrmantel (12) und Außenrohrmantel (11) sowie einem Boden (13), die Kapsel anschließend an ihrer dem Boden (13) gegenüberliegenden Seite mit einem ringförmigen Deckel (14) verschlossen und einem kaltisostatischen Druck ausgesetzt wird, wodurch eine Verdichtung bzw. Verpressung des Pulvers (17) innerhalb der Kapsel erfolgt, so daß ein fester bzw. formbeständiger Rohr-Rohling bzw. - Pressling (10) entsteht, der dann warm bearbeitet, z.B. strang gepreßt wird. Zur Vermeidung von Wärmerissen am Innenrohr bzw. Innenrohrmantel 12 insbesondere im Bereich der stirnseitigen Enden wird vor der Warmbearbeitung das Innenrohr bzw. der Innenrohrmantel (12) an mindestens einem stirnseitigen Endbereich mit wenigstens einer sich über den Umfang erstreckenden Ausbuchtung (15 bzw. 16) versehen.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur pulvermetallurgischen-Herstellung von Rohren, bei dem Pulver aus Metall und/oder Metall-Legierungen in eine dünnwandige Kapsel bestehend aus Innenrohrmantel und Außenrohrmantel sowie einem Boden eingefüllt, die Kapsel anschließend an ihrer dem Boden gegenüberliegenden Seite mit einem ringförmigen Deckel verschlossen und einem kaltisostatischen Druck ausgesetzt wird, wodurch eine Verdichtung bzw. Verpressung des Pulvers innerhalb der Kapsel erfolgt, so daß ein fester bzw. formbeständiger Rohrrohling entsteht, der dann warm bearbeitet, nämlich unter Wärme strang-gepreßt wird.
- Ein derartiges Verfahren ist allgemein bekannt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß sehr häufig vor allem am Innenrohr bzw. Innenrohrmantel wärmespannungs-bedingte Reste auftreten, und zwar insbesondere an den beiden stirnseitigen Endbereichen, d.h. nahe dem Kapselboden und/oder Kapseldeckel. Die Risse können sich über den gesamten Umfang des Innenrohres bzw. Innenrohrmantels erstrecken oder nur über einen Teil desselben. Dies hängt von dem Ausmaß der Wärmespannungen ab.
- Es wurde festgestellt, daß die erwähnte Rißbildung ihre Ursache in einer ungleichmäßigen Erwärmung der Rohr-Kapsel auf die Warmbearbeitungstemperatur hat. Eine solche ungleichmäßige Erwärmung tritt insbesondere dann auf, wenn in großen Öfen und mit relativ großen Rohr-Rohlingen bzw. -Presslingen gearbeitet wird. Man stellte beispielsweise fest, daß die Wärmespannungen zu Dehnungen insbesondere des Innenrohres bzw. Innenrohrmantels führen können, die in der Größenordnung von 0,5 bis 1 % der Länge des Rohr-Rohlings bzw. -Presslings liegen.
- Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine derartige Rißbildung bei Erwärmung des Rohr-Rohlings auf die Warmbearbeitungstemperatur zu vermeiden.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in überraschend einfacher Weise durch die kennzeichnenden Maßnahmen des Patentanspruches 1 gelöst, wobei die in den Unteransprüchen beschriebenen verfahrenstechnischen und formgebenden Merkmale sich als besonders vorteilhaft herausgestellt haben.
- Durch die erfindungsgemäße Ausbuchtung können Wärmespannungen kompensiert bzw. neutralisiert werden, wobei die Ausbuchtung bzw. Ausbuchtungen an den Stellen maximaler Wärmespannungen, also vorzugsweise an den stirnseitigen Endbereichen des Innenrohres bzw. Innenrohrmantels ausgebildet werden.
- Die Größe der erfindungsgemäßen Ausbuchtung bzw. Ausbuchtungen hängt von der Abmessung des Rohr-Rohlings und natürlich der Warmbearbeitungstemperatur ab. Die Ausbuchtung bzw. Ausbuchtungen müssen so bemessen sein, daß sich das Innenrohr bzw. der Innenrohrmantel bei Erwärmung des Rohr-Rohlings bzw. -Presslings auf die Warmbearbeitungstemperatur praktisch vollständig glättet. Die durch die Temperaturunterschiede bedingten Innenrohrdehnungen bzw. -Verlängerungen können von vornherein berechnet werden auf der Basis der nachstehenden Gleichung:
- 4 T die Temperaturänderung in °C
- L die Länge des Rohr-Rohlings bzw. -Presslings in mm und
- α der Wärmeausdehnungskoeffizient bedeuten.
- Vorzugsweise erstrecken sich die Ausbuchtungen radial nach außen und werden mittels Rollen oder Walzen oder dergleichen eingeformt, wobei sowohl Patrizen als auch Matrizen zur Anwendung gelangen können.
- Von ganz wesentlicher Bedeutung ist, daß die Ausbuchtungen eine "weich bzw. flach verlaufende" Form, insbesondere im Bereich der Übergänge von der Ausbuchtung zum Innenrohr bzw. Innenrohrmantel, haben. Der Querschnitt der Ausbuchtung ist also etwa muldenförmig, wobei die Übergangsradien etwa in der Größenordnung des Radius des Innenrohrmantels liegen. Die Ausbildung von Falten muß auf jeden Fall vermieden werden.
- Wie dargelegt, erlauben die erfindungsgemäßen Ausbuchtungen eine problemlose Streckung bzw. Dehnung des Innenrohres bzw. Innenrohrmantels bei Erwärmung des Rohr-Rohlings bzw. -Presslings auf die Warmbearbeitungstemperatur, so daß eine Glättung des Innenrohrmantels stattfindet.
- Bei besonders großen Rohr-Rohlingen ist es zweckmäßig, vor der Ausbildung der Ausbuchtungen die entsprechenden Stellen, z.B. die stirnseitigen Endbereiche des Innenrohres, zu glühen und von der sich ausbildenden Oxydschicht zu befreien.
- Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten und verwendeten Rohr-Rohlings bzw. -Presslings anhand der beigefügten Zeichnung kurz erläutert. Diese zeigt einen Rohr-Rohling bzw. -Pressling vor der Warmbearbeitung im Querschnitt. Dabei bedeuten
- 10 Rohr-Rohling bzw. -Pressling,
- 11 Kapselaußenmantel,
- 12 konzentrisch zum Kapselaußenmantel angeordneter Kapselinnenmantel,
- 13 ringförmiger Kapselboden und
- 14 ringförmiger Kapseldeckel.
- An den stirnseitigen Enden des Innenrohres bzw. Innenrohrmantels 12 ist jeweils eine sich radial nach außen erstreckende Ausbuchtung 15, 16 ausgebildet, die eine Wärmedehnung des Innenrohres bei Erwärmung der rohrförmigen Kapsel 10 auf die Warmbearbeitungstemperatur erlaubt, derart, daß eine Glättung des Innenrohrmantels 12 stattfindet. Bei etwas länger und größer dimensionierten Rohrkapseln 10 können an den stirnseitigen Enden jeweils zwei oder mehr sich über den Umfang des Innenrohres bzw. Innenrohrmantels 12 erstreckende Ausbuchtungen entsprechend den Ausbuchtungen 15, 16 angeordnet sein. Wie die anliegende Zeichnung noch erkennen läßt, verlaufen die Ausbuchtungen 15, 16 im Querschnitt relativ flach, d.h. die Übergangsradien sind relativ groß und bewegen sich in der Größenordnung des Radius des Innenrohrmantels 12.
- Der auf die Warmbearbeitungstemperatur erwärmte Rohr- Rohling bzw. -Pressling 10 mit geglättetem Innenrohrmantel 12 kann dann in herkömmlicher Weise zu dem endgültigen Rohrstrang gepreßt werden.
- Die Tiefe und die Übergangsradien r1, r2 und r3 hängen sowohl von der Abmessung des Rohr-Rohlings bzw. -Presslings 10, des verwendeten Pulvermaterials, des Materials von Innenrohrmantel 12 und Außenrohrmantel 11 sowie der Warmbearbeitungstemperatur ab. Vorzugsweise ist der Sohlen-Radius r2 etwa doppelt so groß wie die Übergangsradien r1 und r2 im Übergangsbereich zwischen Ausbuchtung und Innenrohr.
- Sämtliche in den Unterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Claims (5)
1. Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Rohren, bei dem Pulver aus Metall und/oder Metall-Legierungen in eine dünnwandige Kapsel bestehend aus Innenrohrmantel und Außenrohrmantel sowie einem Boden eingefüllt, die Kapsel anschließend an ihrer dem Boden gegenüberliegenden Seite mit einem ringförmigen Deckel verschlossen und einem kaltisostatischen Druck ausgesetzt wird, wodurch eine Verdichtung bzw. Verpressung des Pulvers innerhalb der Kapsel erfolgt, so daß ein fester bzw. formbeständiger Rohr-Rohling bzw. -Pressling entsteht, der dann warm bearbeitet, nämlich unter Wärme strang-gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Warmbearbeitung das Innenrohr an mindestens einem stirnseitigen Endbereich mit wenigstens einer sich über den Umfang erstreckenden Ausbuchtung (15 bzw. 16) versehen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine sich radial nach außen erstreckende Ausbuchtung (15, 16) mittels Rollen, Walzen oder dergleichen an den stirnseitigen Endbereichen des Innenrohres bzw. Innenrohrmantels (12) ausgebildet bzw. eingeformt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden stirnseitigen Endbereichen des Innenrohrs bzw. Innenrohrmantels (12) jeweils wenigstens eine sich über den Umfang erstreckende Ausbuchtung (15, 16) ausgebildet bzw. eingeformt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohr-Rohling bzw. -Pressling (10) vor Ausbildung der Ausbuchtung bzw. Ausbuchtungen (15, 16) zumindest im Anordnungsbereich derselben geglüht und anschließend die sich bildende Oxydschicht entfernt wird.
5. Rohr-Rohling bzw. -Pressling hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbuchtungen (15, 16) relativ große Übergangsradien (rji r2, r3) aufweisen, insbesondere im Bereich der Übergänge zwischen Ausbuchtung (15, 16) und Innenrohr bzw. Innenrohrmantel (12), so daß die Ausbuchtungen (15, 16) einen relativ flach verlaufenden Querschnitt besitzen.
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