EP0141349B1 - Vefahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Rohren sowie danach hergestellte Rohrrohlinge (Halbfabrikate) - Google Patents
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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 cover 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 formed, which is then extruded under heat.
- the object of the present invention is to avoid such a crack formation when the tube blank is heated to the hot working temperature.
- the bulge according to the invention can compensate or neutralize thermal stresses, the bulge or bulges being formed at the locations of maximum thermal stresses, that is to say preferably at the end regions of the inner tube or inner tube jacket.
- the bulges preferably extend radially outward and are formed by means of rollers or rollers or the like, it being possible for both male and female dies 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 magnitude of the radius of the inner tube jacket. The formation of wrinkles must be avoided in any case.
- the bulges allow the inner tube or inner tube shell to be easily stretched or stretched when the tube blank or compact is heated to the hot working temperature, so that the inner tube shell is smoothed.
- a preferred embodiment of a tube blank or compact formed and used according to the invention is briefly explained below with reference to the attached drawing. This shows a cross section of a pipe blank or compact before hot machining. Mean
- 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, in such a way that the inner tube is smoothed jacket 12 takes place.
- two or more bulges corresponding to the bulges 15, 16 extending over the circumference of the inner tube or inner tube shell 12 can be arranged at the front ends.
- the bulges 15, 16 are relatively flat in cross section, ie the transition radii are relatively large and move in the order of magnitude of the radius of the inner tube shell 12.
- the pipe blank or compact 10 heated to the hot working temperature with the smoothed inner pipe jacket 12 can then be pressed in a conventional manner to the final pipe string.
- the depth and the transition radii r i , 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 base radius r 2 is preferably approximately twice as large as the transition radii r, and r 2 in the transition region between the bulge and the inner tube.
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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 unter Wärme stranggepresst wird.
- Ein derartiges Verfahren ist allgemein bekannt. Es hat sich jedoch gezeigt, dass sehr häufig vor allem am Innenrohr bzw. Innenrohrmantel wärmespannungs-bedingte Risse 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 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:
- AT die Temperaturänderung in °C
- L die Länge des Rohr-Rohlings bzw. -Presslings in mm und
- a 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 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.
-
- 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 ri, 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 r, 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.
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