EP0334295A2 - Verfahren und Werkzeug zum Ziehen von Rohrkörpern - Google Patents

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EP0334295A2
EP0334295A2 EP89105047A EP89105047A EP0334295A2 EP 0334295 A2 EP0334295 A2 EP 0334295A2 EP 89105047 A EP89105047 A EP 89105047A EP 89105047 A EP89105047 A EP 89105047A EP 0334295 A2 EP0334295 A2 EP 0334295A2
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EP
European Patent Office
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blank
tubular body
die
stopper
cross
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EP89105047A
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EP0334295A3 (de
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Egon Evertz
Rolf Prof. Dr. Ing. Seybold
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D15/00—Corrugating tubes
    • B21D15/02—Corrugating tubes longitudinally
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C1/00—Manufacture of metal sheets, wire, rods, tubes or like semi-manufactured products by drawing
    • B21C1/16—Metal drawing by machines or apparatus in which the drawing action is effected by means other than drums, e.g. by a longitudinally-moved carriage pulling or pushing the work or stock for making metal sheets, rods or tubes
    • B21C1/22—Metal drawing by machines or apparatus in which the drawing action is effected by means other than drums, e.g. by a longitudinally-moved carriage pulling or pushing the work or stock for making metal sheets, rods or tubes specially adapted for making tubular articles
    • B21C1/24—Metal drawing by machines or apparatus in which the drawing action is effected by means other than drums, e.g. by a longitudinally-moved carriage pulling or pushing the work or stock for making metal sheets, rods or tubes specially adapted for making tubular articles by means of mandrels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/15—Making tubes of special shape; Making tube fittings
    • B21C37/155—Making tubes with non-circular section

Definitions

  • the invention relates to a method for pulling tubular bodies made of tubular, round blanks with a rectangular cross section, in particular for pulling one-piece copper molds for the continuous casting of steel, the inside dimension of which is predetermined by a support and the outside dimension of which is influenced by a die cooperating therewith. Furthermore, the invention relates to a drawing tool for performing this method.
  • a method of the type mentioned is known from DE-OS 18 09 633.
  • Blanks made of copper are formed into molds for continuous casting by inserting a mandrel into the blanks as a support, which corresponds to the entire length of the tubular body to be produced, and which specifies the internal dimension in that the blank undergoes cold deformation on the mandrel.
  • the finished tubular body is removed from the mandrel by pressing the mandrel out using a suitable pressure tool.
  • This method is initially tied to expensive tools, since the inner dimension of the tubular body must be produced over its entire length by a mandrel of at least the same length. Furthermore, several individual processes must be carried out one after the other until the finished tubular body is available.
  • the object of the invention is to create a method and a drawing tool suitable for executing it in such a way that the tool complexity and the number of machining steps to be carried out are reduced.
  • the invention solves this problem by means of the method proposed in claim 1, for the implementation of which the suggestions of subclaims 2 to 5 relate to advantageous drawing tools.
  • the method according to the invention is designed as a forming process in which the blank is compressed and expanded in places during the same pass becomes.
  • the material cross section is retained, the wall thickness of the tubular body produced being essentially the same as the wall thickness of the blank.
  • Copper in particular, is suitable as the material of the tubular body, as is customary for continuous casting molds.
  • the rectangular cross section is preferably square. Due to the material displacement, the forming process is so optimal that, contrary to other known drawing processes, the finished tubular body is formed in a single material pass.
  • the cross-sectional size of the outlet gap is dimensioned equal to that of the blank intended for the forming.
  • the corner areas are expanded in comparison with the blank and the central edge areas are reduced.
  • This cross-sectional design requires transitions that are formed to avoid disturbing the forming of continuous surfaces.
  • the stopper is arranged against rotation with respect to the die, and is expediently supported at the end of a stopper rod by the punch of a push bench, which likewise supports the die which is concentric with it.
  • the support stamp can, for example, carry the means of securing against rotation.
  • the blank can be pressed over the drawing tool formed in this form, provided that its ratio of length to diameter still allows this. It is expedient to press with a short tube section which has the same dimensions as the blank and is pressed with it through the drawing tool. This short tube section is then scrapped, whereas the tube body is formed with practically no loss of material.
  • the stopper rod is held at its free end with the stopper in the die, while pressure is exerted on the free end of the blank by means of pliers, under which the blank slides into the formed tool.
  • the deformed piece then emerges from the tool, it is gripped by means of pliers and continues to be pulled only by the latter through the tool.
  • FIG. 1 shows the cross-sectional comparison of a tubular, round blank (4) with the finished tubular body (7), which is of square cross-section.
  • the same wall thickness of the blank (4) and the tubular body (7) is characteristic of the invention.
  • the outer circumference of the blank (4) is equal to the outer circumference of the tubular body (7) and that the inner circumference of the blank (4) is equal to the inner circumference of the tubular body (7).
  • Compliance with these requirements leads to an expansion of the blank (4) in the corner region (5) of the tubular body and a compression of the blank (4) in the central edge region (6) of the tubular body. Since the cross sections of the blank (4) and tubular body (7) are the same or almost the same, the material flow in the longitudinal direction of the objects is less than perpendicular to the longitudinal extent.
  • the distance from the longitudinal axis (9) in the central region of the tubular body (6) is smaller than that of the blank from the longitudinal axis ( 9), whereas in the edge area (5) of the tubular body (7) the relationship is reversed.
  • This asymmetry is particularly evident in the sectional view corresponding to section line AB.
  • the stopper (1) is held by the stopper rod (2), which is fixed to a push bench, non-rotatably relative to the die (3), so that the predetermined cross-sectional condition can be maintained by the interaction of stopper and die.
  • the forming example shown in FIG. 2 provides for the blank (4) to be pressed by the drawing tool formed, the die (3) of which has a support (11) in the push bench opposite to the pressure direction (10).
  • Figure 3 shows the blank prepared for drawing, which is only loosely placed on the stopper rod.
  • the supercritical length of the blank is the reason to start pulling instead of pressing.
  • traction means (8) act on the finished tubular body, while the stopper rod (2) is held at its free end by means of a clamping. In this arrangement, too, the stopper and the die are non-rotatable with respect to one another, so that the rectangular forming gap is retained.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Extraction Processes (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ziehen von mit rechteckigem Querschnitt ausgeführten Rohrkörpern 7 aus rohrförmigen, runden Rohlingen 4. Während bekannte Verfahren dieser Art die Aufbringung des Rohlings 4 auf einen das Innenmaß des Rohrkörpers 7 vorgebenden Dorn durch Kaltumformung vorsehen, wobei der Dorn von mindestens gleicher Länge wie der Rohrkörper 7 sein muß und abschließend durch einen zusätzlichen Arbeitsvorgang aus dem Rohrkörper 7 herausgedrückt werden muß, sieht die Erfindung insofern eine Vereinfachung vor, als der Umfang des Rohlinges 4 und des späteren Rohrkörpers 7 gleich gehalten werden, und die Umformung im Stopfenzugverfahren teils durch Aufweitung und teils durch Stauchung des Rohlings 4 durchgeführt wird, so daß man mit einem einzigen Umformvorgang zum fertigen Rohrkörper 7 kommt, der dann ohne einen erst noch von ihm zu lösenden Dorn erzeugt wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ziehen von mit rechteckigem Querschnitt ausgeführten Rohrkörpern aus rohrförmigen, runden Rohlingen, insbesondere zum Ziehen von einteiligen Kupferko­killen für das Stranggießen von Stahl, deren Innenmaß von einer Ab­stützung und deren Außenmaß von einer damit zusammenwirkenden Matritze vorgegeben wird. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Ziehwerkzeug zur Durchführung dieses Verfahrens.
  • Ein Verfahren der genannten Art ist nach der DE-OS 18 09 633 be­kannt. Dabei werden Rohlinge aus Kupfer zu Kokillen für das Strang­gießen umgeformt, indem in die Rohlinge als Abstützung ein Dorn eingebracht wird, welcher dem herzustellenden Rohrkörper in seiner gesamten Länge entspricht, und der das Innenmaß dadurch vorgibt, daß der Rohling auf dem Dorn eine Kaltverformung erfährt. Nach die­sem Vorgang, durch den eine Kaltverfestigung des Werkstofffes hervorgerufen wird, wird der fertige Rohrkörper vom Dorn entfernt, indem der Dorn mittels eines geeigneten Druckwerkzeuges herausge­drückt wird. Dieses Verfahren ist zunächst an aufwendige Werkzeuge gebunden, da das Innenmaß des Rohrkörpers auf seiner gesamten Länge durch einen mindestens gleichlang ausgeführten Dorn erzeugt werden muß. Weiterhin sind mehrere Einzelvorgänge nacheinander auszu­führen, bis der fertige Rohrkörper vorliegt.
  • Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabenstellung zu­grunde, ein Verfahren und ein zu dessen Ausführung geeignetes Zieh­werkzeug derart zu schaffen, daß der Werkzeugaufwand sowie die An­zahl der vorzunehmenden Bearbeitungsschritte herabgesetzt werden.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabenstellung durch das im Patentan­spruch 1 vorgeschlagene Verfahren, zu dessen Durchführung die Vor­schläge der Unteransprüche 2 bis 5 vorteilhafte Ziehwerkzeuge be­treffen.
  • Auf diese Weise gestaltet sich das erfindungsgemäße Verfahren als ein Umformprozeß, bei welchem der Rohling während des gleichen Durchgangs stellenweise gestaucht und stellenweise aufgeweitet wird. Insgesamt bleibt der Materialquerschnitt erhalten, wobei die Wandstärke des erzeugten Rohrkörpers der Wandstärke des Rohlings im wesentlichen gleich ist. Als Werkstoff des Rohrkörpers kommt insbe­sondere Kupfer in Betracht, wie es für Stranggießkokillen üblich ist. Der rechteckige Querschnitt ist dabei bevorzugt quadratisch. Aufgrund der Materialverdrängungen gestaltet sich der Umformprozeß derart optimal, daß, entgegen anderen bekannten Ziehverfahren, der fertige Rohrkörper in einem einzigen Materialdurchgang gebildet wird. Gegenüber dem gattungsgemäß zugrunde gelegten Stand der Technik besteht der Vorteil, daß es, ohne auf die durch Kaltum­formung bedingte Kaltverfestigung zu verzichten, möglich ist, be­reits am Ende des Umformvorganges den fertigen Rohrkörper zu er­halten, der nicht erst noch von seinem Dorn befreit werden muß. Zu­gleich ist das Werkzeug wesentlich weniger aufwendig. Lediglich der Stopfen bedarf einer Anpassung an den herzustellenden Innenquer­schnitt, während die den Stopfen tragende Stopfenstange weitgehend frei und entsprechend wenig aufwendig ausgeführt werden kann.
  • Für die Ausbildung des erfindungsgemäßen Ziehwerkzeuges, welches aus Stopfen und Matritze besteht, ist die Querschnittsgröße des Austrittsspaltes gleich derjenigen des für die Umformung vorge­sehenen Rohlings bemessen. Nach Maßgabe dieser Bedingung sind im Vergleich um Rohling die Eckenbereiche aufgeweitet und die mittigen Kantenbereiche reduziert. Diese Querschnittsgestaltung bedingt Übergänge, die zur Vermeidung einer Störung der Umformung von kontinuierlichen Flächen gebildet sind.
  • Der Stopfen wird im Bezug zur Matritze verdrehungssicher ange­ordnet, wobei er zweckmäßig am Ende einer Stopfenstange vom Stempel einer Stoßbank abgestützt ist, die gleichfalls die dazu konzen­trische Matritze abstützt. Der Stützstempel kann beispielsweise die Mittel der Verdrehungssicherung tragen. Über das in dieser Form ge­bildete Ziehwerkzeug läßt sich der Rohling drücken, sofern sein Verhältnis von Länge zu Durchmesser dies noch gestattet. Gedrückt wird zweckmäßig mit einem kurzen Rohrabschnitt, der gleiche Abmes­sungen wie der Rohling besitzt und mit diesem durch das Ziehwerk­zeug gedrückt wird. Dieser kurze Rohrabschnitt wird anschließend verschrottet, wohingegen der Rohrkörper praktisch ohne Materialver­lust gebildet wird.
  • Für den Fall, daß das Verhältnis von Länge zu Durchmesser des Roh­lings das Mindestmaß überschreitet, wird die Stopfenstange an ihrem freien Ende mit dem Stopfen in der Matritze gehalten, während am freien Ende des Rohlings mittels einer Zange Druck ausgeübt wird, unter welchem sich der Rohling in das gebildete Werkzeug ein­schiebt. Wenn alsdann das verformte Stück aus dem Werkzeug aus­tritt, wird es mittels einer Zange ergriffen und weiterhin ledig­lich von dieser durch das Werkzeug gezogen.
  • Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf die sich auf ein Ausführungsbeispiel beziehenden Zeichnungen Bezug genommen. Da­rin zeigen:
    • Figur 1 die Querschnittsmaße des Rohlings und des Rohr­körpers,
    • Figur 2 ein Ziehwerkzeug im Querschnitt,
    • Figur 3 einen für das Ziehen vorbereiteten Rohling und
    • Figur 4 eine Darstellung des Ziehvorganges.
  • Man erkennt gemäß Figur 1 die Querschnittsgegenüberstellung eines rohrförmigen, runden Rohlings (4) mit dem fertigen Rohrkörper (7), der von quadratischem Querschnitt ist. Kennzeichnend für die Erfin­dung ist die gleiche Wandstärke des Rohlings (4) und des Rohrkör­pers (7). Weiterhin besteht die Bedingung, daß der Außenumfang des Rohlings (4) gleich dem Außenumfang des Rohrkörpers (7) ist, und daß der Innenumfang des Rohlings (4) gleich dem Innenumfang des Rohrkörpers (7) ist. Die Einhaltung dieser Voraussetzungen führt im Eckenbereich (5) des Rohrkörpers zu einer Aufweitung des Rohlings (4) und im mittleren Kantenbereich (6) des Rohrkörpers zu einer Stauchung des Rohlings (4). Da die Querschnitte vom Rohling (4) und Rohrkörper (7) gleich bzw. nahezu gleich sind, kommt es bei der Um­formung in der Längsrichtung der Gegenstände weniger zu einem Materialfluß als senkrecht zur Längserstreckung.
  • Demnach ergibt sich für das in Figur 2 dargestellte, aus dem Stopfen (1) und der Matritze (3) bestehende Ziehwerkzeug, daß im Mittenbereich des Rohrkörpers (6) der Abstand von der Längsachse (9) kleiner als derjenige des Rohlings von der Längsachse (9) ist, wohingegen im Kantenbereich (5) des Rohrkörpers (7) die Beziehung umgekehrt ist. Bei der Schnittdarstellung entsprechend der Schnitt­linie AB wird diese Asymmetrie besonders deutlich. Der Stopfen (1) wird dabei von der Stopfenstange (2), die an einer Stoßbank fixiert ist, unverdrehbar gegenüber der Matritze (3) gehalten, so daß sich die vorgegebene Querschnittsbedingung durch das Zusammenwirken von Stopfen und Matritze einhalten läßt. Das in Figur 2 dargestellte Umformbeispiel sieht ein Drücken des Rohlings (4) durch das ge­bildete Ziehwerkzeug vor, dessen Matritze (3) entgegengesetzt zur Druckrichtung (10) eine Abstützung (11) in der Stoßbank aufweist.
  • Figur 3 zeigt den für das Ziehen vorbereiteten Rohling, der ledig­lich lose auf die Stopfenstange aufgesetzt ist. In diesem Falle ist die überkritische Länge des Rohlings Anlaß dafür, anstatt des Drückens zum Ziehen überzugehen. Dabei greifen, wie Figur 4 zeigt, Zugmittel (8) am fertigen Rohrkörper an, während die Stopfenstange (2) an ihrem freien Ende mittels einer Einspannung gehalten ist. Auch bei dieser Anordnung sind der Stopfen und die Matritze mit der Maßgabe in Bezug zueinander unverdrehbar, so daß der rechteckige Umformspalt erhalten bleibt.

Claims (5)

1. Verfahren zum Ziehen von mit rechtwinkligem Querschnitt ausge­führten Rohrkörpern (7) aus rohrförmigen, runden Rohlingen, (4) insbesondere zum Ziehen von einteiligen Kupferkokillen für das Stranggießen von Stahl, deren Innenmaß von einer Abstützung und deren Außenmaß von einer damit zusammenwirkenden Matritze (3) vorgegeben wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstützung mittels eines im Querschnitt rechtecki­gen Stopfens (1) am Ende einer Stopfenstange (2) erfolgt, dessen größter Umfang dem Innenumfang des Rohlings (4) und des späteren Rohrkörpers (7) gleich ist, während der Außenumfang des Rohrkörpers (7) von einer Matritze (3) mit gleichem Innenumfang wie der Außenumfang des Rohlings (4) geformt wird.
2. Ziehwerkzeug für die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Stopfen (1) und die Matritze (3) für die Umformung des Rohlings (4) eine mit letzerem übereinstimmende Quer­schnittsgröße aufweisen, und daß die Querschnittsmaße einerseits im Eckenbereich (5) des Umformquerschnittes aufgeweitet und andererseits im mittigen Kantenbereich (6) des Umformquerschnittes reduziert sind, wobei die Über­gänge von jeweils kontinuierlichen Flächen gebildet sind.
3. Ziehwerkzeug nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß Mittel für die verdrehungssichere Anordnung des Stop­fens (1) zur Matritze (3) vorgesehen sind.
4. Ziehwerkzeug nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Stopfen (1) am Ende einer Stopfenstange (2) ange­bracht und bodenseitig vom Stempel einer Stoßbank abge­stützt ist, die dazu konzentrisch gleichfalls die Matritze (3) abstützt, und daß der Rohling (4) über dieses gebil­dete Werkzeug zu drücken ist.
5. Ziehwerkzeug nach den Ansprüchen 2 und 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stopfenstange (2) an ihrem freien Ende mit dem Stopfen (1) an der Matritze (3) gehalten ist, und daß im Rohrkörper (7) nach Austritt aus diesem gebildeten Werk­zeug Zugmittel (8) angreifen.
EP19890105047 1988-03-25 1989-03-21 Verfahren und Werkzeug zum Ziehen von Rohrkörpern Withdrawn EP0334295A3 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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DE19883810033 DE3810033A1 (de) 1988-03-25 1988-03-25 Verfahren und werkzeug zum ziehen von rohrkoerpern

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EP0334295A2 true EP0334295A2 (de) 1989-09-27
EP0334295A3 EP0334295A3 (de) 1990-10-17

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DE3810033A1 (de) 1989-10-05
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