EP1155754A2 - Lochdorn zum Schrägwalzen von metallischen Hohlkörpern auf Schrägwalzwerken - Google Patents

Lochdorn zum Schrägwalzen von metallischen Hohlkörpern auf Schrägwalzwerken Download PDF

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EP1155754A2 EP01102440A EP01102440A EP1155754A2 EP 1155754 A2 EP1155754 A2 EP 1155754A2 EP 01102440 A EP01102440 A EP 01102440A EP 01102440 A EP01102440 A EP 01102440A EP 1155754 A2 EP1155754 A2 EP 1155754A2
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mandrel
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piercing
tip
section
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B25/00—Mandrels for metal tube rolling mills, e.g. mandrels of the types used in the methods covered by group B21B17/00; Accessories or auxiliary means therefor ; Construction of, or alloys for, mandrels or plugs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B21B19/04—Rolling basic material of solid, i.e. non-hollow, structure; Piercing, e.g. rotary piercing mills

Definitions

  • the invention relates to a piercing mandrel for cross-rolling metallic hollow bodies on diagonal rolling mills, with a clamping shank and with one to the tip curved course of the roll bale.
  • Hole mandrels of this type serve as internal tools for cross-rolling metallic Hollow blocks.
  • the piercing mandrels are subject to high thermal and mechanical abrasion Stress. The high stress leads to short ones Downtimes.
  • the invention has for its object the life of the mandrels at Cross-rolling of metallic hollow blocks at low temperatures on cross-rolling mills taking into account a qualitative improvement of the inner surface, as well as reducing tool costs.
  • the object is achieved in that the mandrel bale into two longitudinal sections, a tip section and a rear longitudinal section as a piercing mandrel main body, is divided and that the tip section at full Cross section of a high-melting material or a high-melting Material alloy is made.
  • the high-melting material or the high melting material alloy significantly increase the service life in the full cross-section.
  • the higher strength at the tip of the punch the inner surface of the metallic hollow body is qualitatively improved.
  • the bigger one Tool life also means a reduction in the cost of the forming tools.
  • the division in two now also allows cross-rolling of higher and higher alloys Materials that were previously only possible to a limited extent.
  • the use of a punch with a tip section made of a high-melting material or a high melting material alloy makes the cross rolling of high alloys Materials only economically because the service life of the piercing mandrel increases considerably improved.
  • the tip section is about a third and the rear piercing pin body takes up about two thirds of the length of the roll bale.
  • a particularly suitable material results from the fact that the tip section consists of a titanium-zirconium-molybdenum alloy (TZM).
  • ZTM titanium-zirconium-molybdenum alloy
  • the remaining part of the piercing mandrel can be thermal and abrasively less stressed material, so that the basic mandrel body is made of high temperature resistant tool steel
  • One embodiment provides that the tip section with the basic piercing mandrel body is screwed by means of a thread.
  • the screw connection resilience e.g. by choosing the direction of incline and the direction of rotation of the tool to be influenced.
  • the screw connection can be configured in such a way that Perforated mandrel body is provided with a blind hole with an internal thread and that the tip section has a corresponding threaded pin.
  • the higher stress on the tip section can vary according to other characteristics can also be countered by making the tip section light after wear is interchangeable.
  • the lower tool costs then allow that to be a basic punch body several tip sections are kept in stock.
  • the top sections are already selected as suitable with regard to their thread and the tolerances.
  • the stress in the material of the basic mandrel body can be caused by cooling be influenced, nevertheless it is easier that at least the tip section is uncooled.
  • the piercing mandrel 1 is clamped in the cross rolling mill via a clamping shaft 1a and works rotating.
  • the punch mandrel bale 2 is of the largest diameter shaped starting with a curve arched to the top.
  • the mandrel bale 2 is further divided into two longitudinal sections 3, namely in a front tip section 4 and a rear longitudinal section 5, namely the punch body 6.
  • the Tip section 4 has a full cross section 4a and consists of a high melting material or from a high melting material alloy. in the Embodiment takes the tip section 4 about a third and the rear Perforated mandrel body 6 about two thirds of the length of the perforated mandrel bale.
  • the tip section 4 preferably consists of a titanium-zirconium-molybdenum alloy (TZM).
  • the main body of the mandrel can be made from high heat-resistant tool steel can be formed.
  • the tip section 4 is connected to the basic mandrel body 6 by means of a thread 7 screwed.
  • a blind hole 8 with an internal thread is in the mandrel base body 6 9 and the tip section 4 has a corresponding one Threaded pin 10 on.
  • Resulting parting line 11 has the piercing mandrel 1 from the piercing mandrel main body 6 starting in the tip section 4 a common, steady Course 12 of the roll bale 2.
  • the tip section 4 can easily be replaced by loosening the thread 7 when worn be, whereby for a piercing mandrel base body 6 several tip sections 4 can be kept in stock.
  • the tip section 4 is in itself uncooled.
  • the basic body of piercing arbor 6 be cooled inside or outside in the usual way.

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Abstract

Ein Lochdorn (1) zum Schrägwalzen von metallischen Hohlkörpern auf Schrägwalz- werken mit einem Einspannschaft (1a) und mit einem zur Spitze hin gewölbten Verlauf (12) des Lochdornballens (2) kann in seiner Standzeit gesteigert werden, indem der Lochdornballen (2) in zwei Längsabschnitte (3) geteilt ist und indem der Spitzenabschnitt (4) bei vollem Querschnitt (4a) aus einem hochschmelzenden Werkstoff oder einer hoch schmelzenden Werkstoff-Legierung besteht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Lochdorn zum Schrägwalzen von metallischen Hohlkörpern auf Schrägwalzwerken, mit einem Einspannschaft und mit einem zur Spitze hin gewölbten Verlauf des Walzballens.
Derartige Lochdorne dienen als Innenwerkzeug beim Schrägwalzen von metallischen Hohlblöcken. Die Lochdorne unterliegen einer hohen thermischen und mechanischabrasiven Beanspruchung. Die hohe Beanspruchung führt demzufolge zu kurzen Standzeiten.
Es ist vom Nachbargebiet der Walzdorne mit Walzstangen für Schrägwalzwerke bekannt (DE 196 04 969 A1), die Standzeiten durch besondere Maßnahmen zu erhöhen. Als solche Maßnahmen gelten das Ausführen der Lochdornspitze aus besonders hitzebeständigen Werkstoffen, wie z.B. technischer Keramik, die Beschichtung der Lochdornoberfläche mit Zusatzwerkstoffen, eine gesteuerte Oxidation der Oberfläche sowie eine Wasserspritz- oder Tauchkühlung im Inneren der Lochdorne mit Wasser durch die Walzstangen hindurch. Alle diese Maßnahmen waren bis jetzt wenig geeignet, die abrasive Beanspruchung der Lochdorne beim Schrägwalzen zu vermindern, so dass immer noch nicht ausreichende Standzeiten hingenommen werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Standzeiten der Lochdorne beim Schrägwalzen von metallischen fertigungswarmen Hohlblöcken auf Schrägwalzwerken unter Berücksichtigung einer qualitativen Verbesserung der Innenoberfläche, sowie unter Verminderung der Werkzeugkosten, zu erhöhen.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Lochdornballen in zwei Längsabschnitte, einen Spitzenabschnitt und einen hinteren Längsabschnitt als Lochdorngrundkörper, geteilt ist und dass der Spitzenabschnitt bei vollem Querschnitt aus einem hoch schmelzenden Werkstoff oder einer hoch schmelzenden Werkstoff-Legierung besteht. Der hochschmelzende Werkstoff oder die hoch schmelzende Werkstoff-Legierung erhöhen im vollen Querschnitt die Standzeit erheblich. Außerdem wird durch die höhere Festigkeit an der Spitze des Lochdornes die Innenoberfläche des metallischen Hohlkörpers qualitativ verbessert. Die größere Standzeit bedeutet außerdem eine Verringerung der Kosten für die Umformwerkzeuge. Die Zweiteilung erlaubt nun zusätzlich das Schrägwalzen von höher und hochlegierten Werkstoffen, was früher nur bedingt möglich war. Der Einsatz eines Lochdornes mit einem Spitzenabschnitt aus einem hoch schmelzenden Werkstoff oder aus einer hoch schmelzenden Werkstofflegierung macht das Schrägwalzen von hochlegierten Werkstoffen erst wirtschaftlich, weil sich die Standzeit des Lochdornes erheblich verbessert.
Zur wirtschaftlichen Herstellung im Sinn der Kostenverminderung und damit zur Verminderung der notwendigen Menge an hoch schmelzendem Werkstoff, ist weiterhin vorgesehen, dass der Spitzenabschnitt etwa ein Drittel und der rückwärtige Lochdorngrundkörper etwa zwei Drittel der Länge des Walzballens einnimmt.
Ein besonders geeigneter Werkstoff ergibt sich dadurch, dass der Spitzenabschnitt aus einer Titan-Zirkon-Molybdänlegierung (TZM) besteht.
Gegenüber dem Spitzenabschnitt kann der übrige Teil des Lochdornes aus thermisch und abrasiv weniger beanspruchtem Material bestehen, so dass der Lochdorngrundkörper aus hoch warmfestem Werkzeugstahl gebildet ist
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Spitzenabschnitt mit dem Lochdorngrundkörper mittels eines Gewindes verschraubt ist. Dabei kann die Verschraubungsbelastbarkeit z.B. durch Wahl der Steigungsrichtung und Wahl der Drehrichtung des Werkzeuges beeinflusst werden.
Die Verschraubung kann nach weiteren Merkmalen derart ausgestaltet sein, dass im Lochdorngrundkörper eine Sacklochbohrung mit Innengewinde vorgesehen ist und dass der Spitzenabschnitt einen korrespondierenden Gewindezapfen aufweist.
Die unterschiedlich beanspruchten Abschnitte des Lochdorns, die beim Walzen zum Einsatz kommen, gestatten einen Übergang von dem Spitzenabschnitt auf den Lochdorngrundkörper. Demzufolge ist es vorteilhaft, dass der Lochdorngrundkörper und der Spitzenabschnitt einen von einer Trennfuge abgesehen gemeinsamen, stetigen Verlauf aufweisen.
Der höheren Beanspruchung des Spitzenabschnitts kann nach anderen Merkmalen auch dadurch begegnet werden, dass der Spitzenabschnitt nach Verschleiß leicht austauschbar ist.
Die geringeren Werkzeugkosten gestatten dann, dass zu einem Lochdorngrundkörper mehrere Spitzenabschnitte am Lager gehalten werden. Die Spitzenabschnitte sind bezüglich ihres Gewindes und der Toleranzen dann schon als passend ausgesucht.
Die Beanspruchung im Werkstoff des Lochdorngrundkörpers kann zwar durch kühlung beeinflusst werden, dennoch ist es einfacher, dass zumindest der Spitzenabschnitt ungekühlt ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das nachfolgend näher erläutert wird.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine Seitenansicht des Lochdornes mit einem Teilschnitt im Bereich des Spitzenabschnitts.
Der Lochdorn 1 wird im Schrägwalzwerk über einen Einspannschaft 1a eingespannt und arbeitet rotierend. Der Lochdornballen 2 ist von einem größten Durchmesser ausgehend mit einem zur Spitze gewölbten Verlauf geformt. Der Lochdornballen 2 ist ferner in zwei Längsabschnitte 3 geteilt und zwar in einen vorderen Spitzenabschnitt 4 und einen hinteren Längsabschnitt 5, nämlich den Lochdorngrundkörper 6. Der Spitzenabschnitt 4 besitzt einen Vollquerschnitt 4a und besteht aus einem hoch schmelzenden Werkstoff oder aus einer hoch schmelzenden Werkstoff-Legierung. Im Ausführungsbeispiel nimmt der Spitzenabschnitt 4 etwa ein Drittel und der rückwärtige Lochdorngrundkörper 6 etwa zwei Drittel der Länge des Lochdornballens ein. Vorzugsweise besteht der Spitzenabschnitt 4 aus einer Titan-Zirkon-Molybdänlegierung (TZM). Der Lochdorngrundkörper hingegen kann aus hoch warmfesten Werkzeugstahl gebildet sein.
Der Spitzenabschnitt 4 wird mit dem Lochdorngrundkörper 6 mittels eines Gewindes 7 verschraubt. Dazu ist im Lochdorngrundkörper 6 eine Sacklochbohrung 8 mit Innengewinde 9 vorgesehen und der Spitzenabschnitt 4 weist einen korrespondierenden Gewindezapfen 10 auf. Abgesehen von der sich durch eine geringfügige Phasenbearbeitung ergebenden Trennfuge 11 besitzt der Lochdorn 1 vom Lochdorngrundkörper 6 ausgehend bis in den Spitzenabschnitt 4 einen gemeinsamen, stetigen Verlauf 12 des Walzballens 2.
Der Spitzenabschnitt 4 kann bei Verschleiß leicht durch Lösen des Gewindes 7 ausgetauscht werden, wobei für einen Lochdorngrundkörper 6 mehrere Spitzenabschnitte 4 auf Vorrat gehalten werden können.
Der Spitzenabschnitt 4 ist an und für sich ungekühlt. Demgegenüber kann der Lochdorngrundkörper 6 in üblicher Art innen oder außen gekühlt sein.
Bezugszeichenliste
1
Lochdorn
1a
Einspannschaft
2
Lochdornballen
3
Längsabschnitte
4
Spitzenabschnitt
4a
Vollquerschnitt
5
Längsabschnitt
6
Lochdorngrundkörper
7
Gewinde
8
Sacklochbohrung
9
Innengewinde
10
Gewindezapfen
11
Trennfuge
12
stetiger Verlauf

Claims (10)

  1. Lochdorn zum Schrägwalzen von metallischen Hohlkörpern auf Schrägwalzwerken, mit einem Einspannschaft und mit einem zur Spitze hin gewölbten Verlauf des Walzballens,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Lochdornballen (2) in zwei Längsabschnitte (3), einen Spitzenabschnitt (4) und einen hinteren Längsabschnitt (5) als Lochdorngrundkörper (6), geteilt ist und dass der Spitzenabschnitt (4) bei vollem Querschnitt (4a) aus einem hoch schmelzenden Werkstoff oder einer hoch schmelzenden Werkstoff-Legierung besteht.
  2. Lochdorn nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Spitzenabschnitt (4) etwa ein Drittel und der rückwärtige Lochdorngrundkörper (6) etwa zwei Drittel der Länge des Walzballen2) einnimmt.
  3. Lochdorn nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Spitzenabschnitt (4) aus einer Titan-Zirkon-Molybdänlegierung (TZM) besteht.
  4. Lochdorn nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Lochdorngrundkörper (6) aus hoch warmfestem Werkzeugstahl gebildet ist.
  5. Lochdorn nach einem der Anspruche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Spitzenabschnitt (4) mit dem Lochdorngrundkörper (6) mittels eines Gewindes (7) verschraubt ist.
  6. Lochdorn nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass im Lochdorngrundkörper (6) eine Sacklochbohrung (8) mit Innengewinde (9) vorgesehen ist und dass der Spitzenabschnitt (4) einen korrespondierenden Gewindezapfen (10) aufweist.
  7. Lochdorn nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Lochdorngrundkörper (6) und der Spitzenabschnitt (4) einen von einer Trennfuge (11) abgesehen gemeinsamen, stetigen Verlauf (12) des Lochdornballens (2) aufweisen.
  8. Lochdorn nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Spitzenabschnitt (4) nach Verschleiß leicht austauschbar ist.
  9. Lochdorn nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass zu einem Lochdorngrundkörper (6) mehrere Spitzenabschnitte (4) am Lager gehalten werden.
  10. Lochdorn nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Spitzenabschnitt (4) ungekühlt ist.
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