EP1155754B1 - Lochdorn zum Schrägwalzen von metallischen Hohlkörpern auf Schrägwalzwerken - Google Patents

Lochdorn zum Schrägwalzen von metallischen Hohlkörpern auf Schrägwalzwerken Download PDF

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EP1155754B1
EP1155754B1 EP01102440A EP01102440A EP1155754B1 EP 1155754 B1 EP1155754 B1 EP 1155754B1 EP 01102440 A EP01102440 A EP 01102440A EP 01102440 A EP01102440 A EP 01102440A EP 1155754 B1 EP1155754 B1 EP 1155754B1
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EP
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piercing plug
tip section
section
tip
cited
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Thomas Leisten
Frank Salomon
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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 piercer for the oblique rolling of metallic hollow bodies on cross rolling mills, with a clamping shaft and with one towards the tip curved course of the rolling bale, wherein the perforated dowel bale in two longitudinal sections, a tip portion and a rear longitudinal portion as a piercer main body, is divided and wherein the tip section at full cross section of a high melting point material or a high melting point material alloy consists.
  • Such piercing mandrels serve as an internal tool during the oblique rolling of metallic Hollow blocks.
  • the piercers are subject to high thermal and mechanical abrasives Stress. The high stress leads therefore to short Life.
  • the document JP-A-62 207 503 describes a length of the tip portion between 1/10 to 1/4, thereby still resulting in a very short, high claim-relevant tip section.
  • the most stressed tip section due to a more expensive choice of material for the perforated mandrel body and increases tooling costs considerably.
  • the invention is based on the object, the service life of the piercer Cross-rolling of metallic, production-warm hollow blocks on cross-rolling mills taking into account the different stresses and wear of the tip section and the hole dome main body.
  • the stated object is achieved in that the tip section about one third and the rear piercer basic body about two-thirds the length of the roll bale occupies and that the tip portion of a titanium-zirconium-molybdenum alloy (TZM) exists.
  • ZMM titanium-zirconium-molybdenum alloy
  • This will make the tip section longer loaded, which is compensated by the special choice of materials.
  • the high-melting material or the high-melting material alloy increase in the full cross section of the tip section the life considerably.
  • the inner surface becomes the metallic hollow body is qualitatively improved.
  • the longer life means also a reduction in the cost of the forming tools.
  • the length-adjusted Bifurcation now also allows the oblique rolling of higher and high-alloyed Materials, which used to be only partially possible.
  • the use of a piercer with a tip section of special length made of a high melting point Material or from a high-melting material alloy makes the Schrägwalzen of highly alloyed materials more economical, because the service life of the Lochdornes significantly improved.
  • the remaining part of the piercer can thermally and abrasively less stressed material, so that the perforated mandrel body Made of highly heat-resistant tool steel.
  • the screw can be configured according to further features such that in Lochdorngrund stresses a blind hole with internal thread is provided and that the tip portion has a corresponding threaded pin. The Introducing the thread in the piercer main body is less difficult and expensive.
  • the differently stressed portions of the piercing mandrel which during rolling for Use, allow a transition from the top section on the Piercer body. Accordingly, it is advantageous that the piercer main body and the tip section has a common, apart from a parting line, continuous Have history.
  • the lower tool costs then allow that to a piercing mandrel body several tip sections are kept in stock.
  • the top sections are already selected as appropriate with regard to their thread and the tolerances.
  • the sole figure of the drawing shows a side view of the piercer with a Partial section in the area of the top section.
  • the piercer 1 is clamped in a cross rolling mill via a clamping shaft 1a and works rotating.
  • the piercer bale 2 is of a largest diameter formed starting with a curved to the tip course.
  • the piercer bale 2 is further divided into two longitudinal sections 3 and that in a front tip section 4 and a rear longitudinal section 5, namely the perforated mandrel main body 6.
  • Der Tip section 4 has a solid cross-section 4a and consists of the high melting material or from the high-melting material alloy. in the Embodiment takes the tip section 4 about a third and the rear Punch mandrel body 6 about two thirds of the length of the piercer bale 2 a.
  • the tip portion 4 is made of a titanium-zirconium-molybdenum alloy (TZM).
  • the perforated mandrel main body 6, however, can be made of highly heat-resistant Be formed tool steel.
  • the tip section 4 is connected to the piercer main body 6 by means of a thread 7 bolted.
  • a thread 7 bolted.
  • the perforated mandrel body 6 is a blind hole 8 with internal thread 9 provided and the tip section 4 has a corresponding Threaded pin 10.
  • Aside from having a minor phase editing resulting parting line 11 has the piercing mandrel 1 from the piercer main body 6 starting to the top section 4 a common, continuous Course 12 of the rolling bale.
  • the tip section 4 can be easily replaced by loosening the thread 7 in case of wear are, for a piercer main body 6 more tip sections 4 can be kept in stock.
  • the tip section 4 is uncooled in and of itself.
  • the perforated mandrel main body Be cooled in the usual way inside or outside.

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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, wobei der Lochdornballen in zwei Längsabschnitte, einen Spitzenabschnitt und einen hinteren Längsabschnitt als Lochdorngrundkörper, geteilt ist und wobei der Spitzenabschnitt bei vollem Querschnitt aus einem hoch schmelzenden Werkstoff oder einer hoch schmelzenden Werkstoff-Legierung besteht.
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.
Das Dokument JP - A - 62 207 503 beschreibt eine Länge des Spitzenabschnitts zwischen 1/10 bis 1/ 4 und führt dadurch immer noch zu einem sehr kurzen, hoch beanspruchsrelevanten Spitzenabschnitt. Der am höchsten beanspruchte Spitzenabschnitt bedingt dadurch eine teurere Werkstoffwahl auch für den Lochdorngrundkörper und erhöht die Werkzeugkosten beträchtlich.
Das Dokument JP - A - 02 251 304 beschreibt ähnliche Längenverhältnisse Spitzenabschnitt / Lochdorngrundkörper. Es wird deutlich, dass auch dort ein wirtschaftlich ausgewogenes Längenverhältnis nicht berücksichtigt wird. Als Werkstoffe werden Molybdän, Wolfram und Niob vorgeschlagen, die demzufolge auch für den Lochdorngrundkörper zu verwenden sind.
Im Dokument JP - A - 63 203 205 sind ebenfalls sehr kurze Spitzenabschnitte vorgesehen, so dass sich auch hier ein etwa gleichgroßer Verschleiß von Spitzenabschnitt und Lochdorngrundkörper ergibt. Für den dortigen Lochdorngrundkörper ist auch nur eine teure Legierung auf Molybdän-Basis vorgeschlagen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Standzeiten der Lochdorne beim Schrägwalzen von metallischen, fertigungswarmen Hohlblöcken auf Schrägwalzwerken unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Beanspruchungen und dem Verschleiß des Spitzenabschnitts und des Lochdomgrundkörpers zu verbessern.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Spitzenabschnitt etwa ein Drittel und der rückwärtige Lochdorngrundkörper etwa zwei Drittel der Länge des Walzballens einnimmt und dass der Spitzenabschnitt aus einer Titan-Zirkon-Molybdänlegierung (TZM) besteht. Dadurch wird der Spitzenabschnitt länger belastet, was jedoch durch die spezielle Werkstoffwahl ausgeglichen wird. Der hoch schmelzende Werkstoff oder die hoch schmelzende Werkstoff-Legierung erhöhen im vollen Querschnitt des Spitzenabschnitts 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 längenangepasste Zweiteilung erlaubt nun zusätzlich das Schrägwalzen von höher und hochlegierten Werkstoffen, was früher nur bedingt möglich war. Der Einsatz eines Lochdornes mit einem Spitzenabschnitt spezieller Länge aus einem hoch schmelzenden Werkstoff oder aus einer hoch schmelzenden Werkstofflegierung macht das Schrägwalzen von hochlegierten Werkstoffen wirtschaftlicher, weil sich die Standzeit des Lochdornes erheblich verbessert.
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.
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. Das Einbringen des Gewindes im Lochdorngrundkörper ist weniger schwierig und aufwendig.
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. 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 des kostengünstigen Werkstoffs des Lochdomgrundkörpers kann noch dadurch gesenkt werden, dass der Lochdorngrundkörper innen oder außen gekühlt 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 dem hoch schmelzenden Werkstoff oder aus der 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 2 ein. Vorzugsweise besteht der Spitzenabschnitt 4 aus einer Titan-Zirkon-Molybdän-Legierung (TZM). Der Lochdorngrundkörper 6 hingegen kann aus hoch warmfestem 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.
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
Lochdom
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 (6)

  1. Lochdorn zum Schrägwalzen von metallischen Hohlkörpern auf Schrägwalzwerken, mit einem Einspannschaft (1a) und mit einem zur Spitze hin gewölbten Verlauf des Walzballens, wobei der Lochdornballen (2) in zwei Längsabschnitte (3), einen Spitzenabschnitt (4) und einen hinteren Längsabschnitt (5) als Lochdorngrundkörper (6), geteilt ist und wobei der Spitzenabschnitt (4) bei vollem Querschnitt (4a) aus einem hoch schmelzenden Werkstoff oder einer hoch schmelzenden Werkstoff-Legierung besteht,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Spitzenabschnitt (4) etwa ein Drittel und der rückwärtige Lochdorngrundkörper (6) etwa zwei Drittel der Länge des Walzballens (2) einnimmt und dass der Spitzenabschnitt (4) aus einer Titan-Zirkon-Molybdän-Legierung (TZM) besteht.
  2. Lochdorn nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Lochdorngrundkörper (6) aus hoch warmfestem Werkzeugstahl gebildet ist.
  3. Lochdorn nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass im Lochdorngrundkörper (6) eine Sacklochbohrung (8) mit Innengewinde (9) vorgesehen ist und dass der Spitzenabschnitt (4) einen korrespondierenden Gewindezapfen (10) aufweist.
  4. Lochdorn nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Lochdorngrundkörper (6) und der Spitzenabschnitt (4) einen von einer Trennfuge (11) abgesehen gemeinsamen, stetigen Verlauf (12) des Lochdornballens (2) aufweisen.
  5. Lochdorn nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass zu einem Lochdorngrundkörper (6) mehrere Spitzenabschnitte (4) am Lager gehalten werden.
  6. Lochdorn nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Lochdorngrundkörper (6) innen oder außen gekühlt ist.
EP01102440A 2000-05-17 2001-02-03 Lochdorn zum Schrägwalzen von metallischen Hohlkörpern auf Schrägwalzwerken Expired - Lifetime EP1155754B1 (de)

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