EP0798057A1 - Kalibrierung der Schulterwalze eines Asselwalzwerkes - Google Patents
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B19/00—Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work
- B21B19/02—Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work the axes of the rollers being arranged essentially diagonally to the axis of the work, e.g. "cross" tube-rolling ; Diescher mills, Stiefel disc piercers or Stiefel rotary piercers
- B21B19/06—Rolling hollow basic material, e.g. Assel mills
Definitions
- the invention relates to a calibration of the shoulder rolls of an Assel cross-rolling mill for the hot rolling of tube blanks from pre-punched hollow bodies over a mandrel, with three rolls offset by 120 ° relative to one another and inclined with respect to the rolling axis and pivoted to the rolling axis, each with an inlet part arranged upstream of the shoulder, one of the Shoulder downstream discharge part, as well as continuous transitions between the parts of each shoulder roller.
- Assel rolls serve to stretch a relatively thick-walled hollow body in a relatively short forming zone, in which a reduction in wall thickness is carried out.
- the shoulder rollers of the Assel mill consist essentially of an inlet part, which is usually formed from an inlet cone with a slight inclination, the work part with the work shoulder and the smoothing part or the outlet part.
- the inlet cone or the inlet part has the task of grasping the billet, rotating it and pulling it onto the mandrel rod with a constant feed.
- the work part also called the work shoulder or shoulder part, adjoins the inlet part, a step-like change in the roller diameter, the step height of which depends on the material to be processed.
- the purpose of the shoulder is to carry out a large reduction in wall thickness within a relatively narrow range in order to have a favorable influence on the dimensional stability of the thick-walled one Use the front tube to distribute tangential and axially directed changes in shape.
- the subsequent outlet part has the purpose of partially detaching the tube from the mandrel bar and smoothing the surface of the tube.
- the caliber contour of the inlet part, working part and smoothing part is composed of straight line elements which are connected to one another with continuous transitions in the form of an arc.
- a roll calibration is known in which two small radii merge tangentially into one another and into the inlet and outlet parts.
- the proposed geometry of the forming zone changes the characteristic of the curve for the degree of stretch distribution significantly.
- the feed efficiency increases. This is equivalent to an increase in the performance of an Assel mill that is equipped with the calibration of the rolls according to the invention.
- Tests have shown that the feed efficiency has risen from 0.7 to 0.9 today to 1.48 to 1.68. Due to the optimized forming conditions, taking into account today's theoretical calculation of the run-out speed of the billet from the Assel roller, the feed efficiency can be greater than 1.
- the tolerances both in the thick-walled and in the thin-walled dimensional range can be improved by the proposal of the invention; the risk of triangulation is reduced by reducing the axial resistance, so that an improved product is to be expected overall.
- the deformation part of a woodleaf is shown in the shoulder area.
- the run-in area is designated E
- the run-out area is A.
- the roller with the entry radius R 1 of 6 mm is curved and merges tangentially into the transition radius R 2 of 15 mm, the center of the radius of which corresponds to the center of the radius of the entry radius R 1 opposite side.
- the center point of the exit radius R 3 of 100 mm merges tangentially into the transition radius R 2 .
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Kalibrierung der Schulterwalzen eines Assel-Schrägwalzwerkes zum Warmwalzen von Rohrluppen aus vorgelochten Hohlkörpern über einen Dorn, mit drei um 120° gegeneinander versetzten, gegenüber der Walzachse geneigt und zur Walzachse geschwenkt angeordneten Walzen mit jeweils einem der Schulter vorgeordnetem Einlaufteil, einem der Schulter nachgeordneten Auslaufteil, sowie kontinuierlichen Übergängen zwischen den Teilen jeder Schulterwalze.
- Schulterwalzen der eingangs beschriebenen Art arbeiten nach dem Prinzip des Schrägwalzens über Dornstangen. Asselwalzen dienen zur Streckung eines relativ dickwandigen Hohlkörpers in einer verhältnismäßig kurzen Umformzone, in der eine Wanddickenreduktion durchgeführt wird. Die Schulterwalzen des Asselwalzwerkes bestehen im wesentlichen aus einem Einlaufteil, der in der Regel aus einem Einlaufkegel mit geringer Neigung gebildet wird, aus dem Arbeitsteil mit der Arbeitsschulter und aus dem Glätteil bzw. dem Auslaufteil. Der Einlaufkegel bzw. der Einlaufteil hat die Aufgabe, die Luppe zu erfassen, sie zu drehen und mit einem stetigen Vorschub auf die Dornstange aufzuziehen.
- An den Einlaufteil schließt sich der Arbeitsteil, auch Arbeitsschulter oder Schulterteil genannt, an, eine stufenartige Änderung des Walzendurchmessers deren Stufenhöhe von dem zu verarbeitenden Material abhängig ist. Je höher die Schulter bzw. die Stufe ist, um so größer ist die Materialbeanspruchung. Zweck der Schulter ist es, eine hohe Wanddickenreduktion innerhalb eines relativ eng begrenzten Bereiches durchzuführen, um den günstigen Einfluß der Formstabilität des dickwandigen Vorrohres auf die Verteilung von tangential und axial gerichteter Formänderung zu nutzen.
- Der anschließende Auslaufteil hat den Zweck, das Rohr teilweise von der Dornstange zu lösen und die Oberfläche des Rohres zu glätten.
- Bei herkömmlichen Kalibrierungen von Schulterwalzen wird die Kaliberkontur von Einlaufteil, Arbeitsteil und Glätteil aus geraden Linienelementen zusammengesetzt, die mit kontinuierlichen Übergängen in Bogenform miteinander verbunden sind. So ist eine Walzenkalibrierung bekannt, bei der zwei kleine Radien tangential sowohl ineinander als auch in den Einlauf- und Auslaufteil übergehen.
- Der Nachteil dieser Schultergeometrie ist mit einer ungünstigen Strekgradverteilung in der Umformzone begründet. In der Figur 2 ist in einem Diagramm die Streckgradverteilung über den Bereich der Umformzone logarithmisch dargestellt. Zu erkennen ist ein starker Anstieg der Kurve, danach ein starker Abfall und anschließend wieder ein Anstieg mit anschließend starkem Abfall der Kurve. Dieser Kurvenverlauf ist als ungünstige Fließbedingung in der Umformzone zu deuten. Die bekannte Lösung begrenzt durch diese Fließbedingungen den Vorschubwirkungsgrad und das d/s-Verhältnis der Luppe.
- Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik und den geschilderten Nachteilen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Streckgradverteilung im umformtechnisch kritischen Bereich der Walze zu optimieren und dabei gleichzeitig eine verbesserte Glättwirkung zu erhalten.
- Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Kalibrierung der Schulterwalzen eines Asselschrägwalzwerkes vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Übergang vom Einlaufteil zum Auslaufteilteil durch drei tangential ineinander und in den Ein- und Auslaufteil übergehende Radien bestimmt wird, deren mittlerer Radius als Übergangsradius R2 größer als der Eingangsradius R1 und kliener als der Ausgangsradius R3 ist und deren Übergangsradius R2 und Ausgangsradius R3 gleiche Krümmungsrichtungen aufweisen, wobei die Radien R1-3 durch die Schulterhöhe Hs der Asselwalze wie folgt beschrieben ist:
- Durch die vorgeschlagene Geometrie der Umformzone ändert sich die Charakteristik der Kurve für die Streckgradverteilung deutlich. Bei gleichzeitig begünstigten Fließbedingungen in der Umformzone und einer Glättwirkung im Auslauf des Schulterbereiches steigt der Vorschubwirkungsgrad. Das ist gleichbedeutend mit einem Anstieg der Leistungsfähigkeit eines Asselwalzwerkes, des mit der erfindungsgemäßen Kalibrierung der Walzen ausgerüstet ist. Versuche haben gezeigt, daß der Vorschubwirkungsgrad von heute 0,7 bis 0,9 auf 1,48 bis 1,68 angestiegen ist. Durch die optimierten Umformbedingungen kann -unter Berücksichtigung der heutigen theoretischen Berechnung der Auslaufgeschwindigkeit der Luppe aus der Asselwalzeder Vorschubwirkungsgrad größer 1 werden. Die Toleranzen sowohl im dickwandigen als auch im dünnwandigen Dimensionsbereich lassen sich durch den Vorschlag der Erfindung verbessern; die Triangulationsgefahr wird durch Verringerung des Axialwiderstandes gemindert, so daß insgesamt ein verbessertes Produkt zu erwarten ist.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigt:
- Fig. 1
- eine erfindungsgemäße Walzenkalibrierung mit drei ineinander übergehenden Radien,
- Fig. 2
- in einem Digramm die Charakteristik herkömmlicher Schultergeometrie und
- Fig. 3
- ein Diagramm der Charakteristik einer erfindungsgemäßen Asselschultergeometrie.
- In der Zeichnungsfigur 1 ist der Verformungsteil einer Asselwalze im Schulterbereich dargestellt. Der Einlaufbereich ist mit E bezeichnet, der Auslaufbereich mit A. Vom Einlaufteil E ausgehend ist die Walze mit dem Eingangsradius R1 von 6 mm gekrümmt und geht tangential in den Übergangsradius R2 von 15 mm über, dessen Radienmittelpunkt auf der dem Radienmittelpunkt des Eingangsradius R1 entgegengesetzten Seite liegt. Auf der gleichen Seite der Kurve liegt der Mittelpunkt des Ausgangsradius R3 von 100mm, der tangential in den Übergangsradius R2 übergeht. Somit ergibt sich eine Kontur der Asselwalzenschulter, die geprägt ist durch einen steil ansteigenden Eingangsradius und einen gegen 0 auslaufenden Ausgangsradius, mit einem Übergangsradius. Durch die Wahl dieser Radien ergibt sich zu Beginn der Umformung, im ersten Drittel der Umformzone ein hoher Streckgrad, während aud den letzen beiden Dritteln ein stetig nachlassender, bis gegen 0 gehender Streckgrad zu verzeichnen ist. Dadurch werden die Streckungsverhältnisse in der Umformzone vergleichmäßigt und im Auslauf entsteht eine verbesserte Glättwirkung. Im Diagramm nach Figur 3 ist deutlich zu erkennen, daß der bei einer Kalibrierung nach dem Stand der Technik entstehende Abfall der die Streckung charakterisierenden Kurve im Schulterbereich der Walze entfällt, die Kurve fällt flach ab, was gleichbedeutend mit einer gleichmäßig und sanft abnehmenden Streckung ist.
Claims (1)
- Kalibrierung der Schulterwalzen eines Assel-Schrägwalzwerkes zum Warmwalzen von dünnwandigen Rohrluppen aus vorgelochten Hohlkörpern über einen Dorn, mit mindestens drei um 120° gegeneinander versetzten, gegenüber der Walzachse geneigt und zur Walzachse geschwenkt angeordneten Walzen mit jeweils einem der Schulter vorgeordnetem Einlaufteil, einem der Schulter nachgeordneten Auslaufteil, sowie kontinuierlichen Übergängen zwischen den Teilen jeder Schulterwalze dadurch gekennzeichnet,
daß der Übergang vom Einlaufteil zum Auslaufteilteil durch drei tangential ineinander und in den Ein- und Auslaufteil übergehende Radien bestimmt wird, deren mittlerer Radius als Übergangsradius R2 größer als der Eingangsradius R1 und kleiner als der Ausgangsradius R3 ist und deren Übergangsradius R2 und Ausgangsradius R3 gleiche Krümmungrichtungen aufweisen, wobei die Radien R1-3 durch die Schulterhöhe Hs der Asselwalze wie folgt beschrieben ist:
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