EP1306143A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Hohlprofilen - Google Patents

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EP1306143A1 EP01125745A EP01125745A EP1306143A1 EP 1306143 A1 EP1306143 A1 EP 1306143A1 EP 01125745 A EP01125745 A EP 01125745A EP 01125745 A EP01125745 A EP 01125745A EP 1306143 A1 EP1306143 A1 EP 1306143A1
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stretch
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station
hollow
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    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes 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
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21C1/00—Manufacture of metal sheets, metal wire, metal rods, metal tubes by drawing
    • B21C1/16—Metal drawing by machines or apparatus in which the drawing action is effected by other means than drums, e.g. by a longitudinally-moved carriage pulling or pushing the work or stock for making metal sheets, bars, or tubes
    • B21C1/22—Metal drawing by machines or apparatus in which the drawing action is effected by other means than drums, e.g. by a longitudinally-moved carriage pulling or pushing the work or stock for making metal sheets, bars, or tubes specially adapted for making tubular articles
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    • B21C3/00—Profiling tools for metal drawing; Combinations of dies and mandrels
    • B21C3/02—Dies; Selection of material therefor; Cleaning thereof
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    • B21B15/00—Arrangements for performing additional metal-working operations specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B2015/0028—Drawing the rolled product

Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for Manufacture of hollow profiles with defined cross-sectional shapes and -Dimensioning from one in the form of hollow profiles with larger ones Diameters of existing raw material.
  • the raw material is either in bar form or on a roll wound, in the form of a so-called coil or coil. It is known such Starting materials by pulling to a desired diameter to reduce.
  • the pure drawing process has the disadvantage that it is comparatively high tensile forces have to be applied and therefore light Damage to the starting material can lead to demolition. Furthermore only medium speeds can be achieved.
  • the starting material is also better centricity in the hollow profile difficult to implement.
  • the object of the invention is to provide a method and a device with which very high degrees of reduction at high production speeds can be achieved in the production of hollow profiles of the generic type and at the same time the quality of the end product can be maintained or improved ,
  • the invention proposes on the process side a method for producing hollow profiles with defined cross-sectional shapes and dimensions from starting material in the form of hollow profiles with large diameters, the starting material being shaped to the desired finished profile by combinations of stretch reduction and drawing by means of drawing nozzles ,
  • the inventive method sees the combination of stretch reduction and Move forward. This gives the particular advantage that by skillful Combination of these manufacturing operations on the material to be used for pulling and Pressure forces can be adjusted. So a stretch reduction stage can precede a drawing nozzle cause the material to pass essentially through the nozzle is pressed. Combined with a further stretch reduction level results here an equalization in the forming area.
  • the use of Stretch reduction levels allow an extremely high, almost unlimited Reduction, because any resulting from the stretch reduction
  • the result profile can be made uneven by a subsequent Drawing process can be calibrated. In particular, this affects the centricity of the Hollow profile.
  • According to the described forming combinations of stretch reduction and pulling which can be combined in almost any sequence proposed thermal treatments for intermediate annealing of the material instead of.
  • On the device side there is a furnace, in particular an oven Induction furnace with subsequent cooling area, for example by water.
  • the deformed material is subsequently postformed after the temperature treatment.
  • this Stretch reduction stations that only correct dimensional deviations. But it can generate a targeted reduction in this area too. Are here too further combinations of stretch reduction and pulling within the scope of the invention.
  • the hollow profile can be checked in the usual way, cut to length, but also wound as coils and otherwise treated in the usual way become.
  • the method according to the invention allows extreme reductions at very high ones Speeds that can reach 1000 m / min and more. This is done by the combination of stretch reduction and pulling according to the invention Material demolition even with minor damage to the starting material avoided and the quality of the end material significantly improved.
  • the invention proposes a device for Manufacture of hollow profiles with defined cross-sectional shapes and -Dimensioning from starting material in the form of hollow profiles with large Diameter, characterized by at least one roller arrangement for Implementation of a stretch reduction and at least one drawing nozzle arrangement.
  • rollers are provided in pairs in the stretch reduction stage corresponding reduction passage formed.
  • the next pair of rollers is then with rollers arranged at an angle to the leading pair of rollers positioned. So 90 ° angles can also be any intermediate angles be adjustable.
  • the raw material then goes through in sequence different pairs of rollers and is reduced in cross-section.
  • any shape such as Semicircle, oval, rectangle and the like can be created. It can even Profile tubes and by combining the drawing nozzle with an internal tool also internal profiles, internal grooves and the like are generated.
  • the forming station has an advantageous proposal of the invention successively a roller assembly, a die and a subsequent roller arrangement.
  • the result is a special one advantageous distribution of tensile and compressive forces.
  • the starting material is in the first roller arrangement is drawn and pressed through it into the drawing nozzle, while the roller arrangement arranged behind the drawing nozzle removes the material pulls through the die. This results in the particularly high level of quality in Area of the drawing nozzle and better centricity.
  • an annealing furnace preferably a Induction furnace
  • a cooling station preferably with water application, educated.
  • the device has scissors a run-out driver to cut hollow profile bars from the device to be able to eject.
  • a receiving warehouse for rod-shaped starting material or with 2 denotes a holder for coils with coiled starting material.
  • the material to be deformed becomes one first roller or roller station 3, where there are consecutive Passes through pairs of rollers that form the forming cross section between them. These roles are wholly or partially driven and produce on the Material to be formed Compression forces that reduce the material.
  • the material will then inserted into a drawing nozzle labeled 4, around one behind lying further roll set 5 to carry out further stretch reductions run through. Starting from the drawing nozzle, the material is lying in front of it pressed by the roller set 3, behind it pulled by the roller set 5, so that a force distribution occurs in the drawing nozzle with respect to tension / pressure.
  • 6 is an annealing furnace, for example an induction furnace
  • 7 is a Cooling section, for example using water.
  • a test device 9 with a test device is designated, for example by Eddy current measurements the material quality of the formed hollow profiles checked.
  • a scissors arrangement is designated, which is also preferably has a delivery driver to cut material from the forming station slide. This material is then on a conveyor belt 11 either on a the station 12 set coil wound or by cross transport 14 in Bar material is fed via a belt 15 to bar recesses 16.
  • the Test device 9 detected defective material is automatically in the scrap heap 13 moves.
  • FIG. 2 is a front view, i. H. in the feed direction of the processing material shown device from a base frame, which the Entire facility bears.
  • the machine frame is designated 20.
  • Two Drive motors 21, 22 are via gear 23, 24 on the pairs of rollers 25, 26th switched so that they can be driven accordingly.
  • Corresponding arrangements are located one behind the other in the image plane Formation of a stretch-reducing molding station, to which a drawing nozzle is attached connects and corresponding stretch-reducing molding stations behind it can be arranged.

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Abstract

Um ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit welcher bei der Herstellung von Hohlprofilen der gattungsgemäßen Art sehr hohe Reduzierungsgrade bei sehr hohen Fertigungsgeschwindigkeiten realisierbar sind und zugleich die Qualität des Endproduktes gehalten bzw. verbessert werden kann, wird mit der Erfindung verfahrensseitig vorgeschlagen, ein Verfahren zur Herstellung von Hohlprofilen mit definierten Querschnittsformen und dimensionierungen aus Ausgangsmaterial in Form von Hohlprofilen mit größeren Durchmessern, wobei das Ausgangsmaterial durch Kombinationen von Streckreduktion und Ziehen durch Ziehdüsen zum gewünschten Hohlprofil ausgeformt wird. Die Erfindung umfaßt auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Hohlprofilen mit definierten Querschnittsformen und -dimensionierungen aus einem in Form von Hohlprofilen mit größeren Durchmessern vorliegenden Ausgangsmaterial.
Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung entsprechender Hohlprofile der genannten Art sind im Stand der Technik gemeinhin bekannt.
Das Ausgangsmaterial liegt entweder in Stangenform oder, auf eine Rolle gewickelt, in Form einer sogenannten Spule oder Coil vor. Es ist bekannt, derartige Ausgangsmaterialien durch Ziehen auf ein gewünschtes Durchmessermaß zu reduzieren. Die reinen Ziehverfahren haben den Nachteil, daß vergleichsweise hohe Zugkräfte aufgebracht werden müssen und damit schon leichte Beschädigungen im Ausgangsmaterial zu Abrissen führen können. Darüber hinaus können nur mittlere Geschwindigkeiten realisiert werden. Je nach Qualität des Ausgangsmaterials ist darüber hinaus eine bessere Zentrizität beim Hohlprofil schwer realisierbar.
Es ist auch weiterhin bekannt, in Stangen- bzw. Coil-Form vorliegendes Ausgangsmaterial einer Streckreduzierung in Walzensätzen zu unterziehen.
Bekannte hochreduzierende Verfahren unter Ziehtrommelverwendung haben den Nachteil, daß das Material während des Ziehvorgangs gebogen wird und sich damit durch das Stauchen der Innenwandung bzw. Ziehen an der Außenwandung ungleiche Wände ergeben.
Ausgehend vom vorbekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit welcher bei der Herstellung von Hohlprofilen der gattungsgemäßen Art sehr hohe Reduzierungsgrade bei hohen Fertigungsgeschwindigkeiten realisierbar sind und zugleich die Qualität des Endproduktes gehalten bzw. verbessert werden kann.
Zur technischen Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung verfahrensseitig vorgeschlagen, ein Verfahren zur Herstellung von Hohlprofilen mit definierten Querschnittsformen und -dimensionierungen aus Ausgangsmaterial in Form von Hohlprofilen mit großen Durchmessern, wobei das Ausgangsmaterial durch Kombinationen von Streckreduktion und Ziehen durch Ziehdüsen zum gewünschten Fertigprofil ausgeformt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht die Kombination von Streckreduktion und Ziehen vor. Hieraus ergibt sich der besondere Vorteil, daß durch geschickte Kombination dieser Fertigungsvorgänge auf das Material anzuwendende Zug- und Druckkräfte angepaßt werden können. So kann eine Streckreduktionsstufe vor einer Ziehdüse bewirken, daß das Material im wesentlichen durch die Düse gedrückt wird. Kombiniert mit einer weiteren Streckreduktionsstufe ergibt sich hier im Umformungsbereich eine Vergleichmäßigung. Die Verwendung von Streckreduktionsstufen erlaubt eine extrem hohe, nahezu unbegrenzte Reduzierung, denn etwaige sich aus der Streckreduktion ergebende Ungleichmäßigkeiten des Ergebnisprofils können durch einen anschließenden Ziehvorgang kalibriert werden. Insbesondere betrifft dies die Zentrizität des Hohlprofils. Nach den beschriebenen Umformkombinationen von Streckreduktion und Ziehen, die in nahezu beliebiger Aufeinanderfolge kombinierbar sind, finden vorschlagsgemäß thermische Behandlungen zur Zwischenglühung des Materials statt. Hierzu bietet sich vorrichtungsseitig ein Ofen, insbesondere ein Induktionsofen mit anschließendem Kühlbereich, beispielsweise durch Wasser, an.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Vorschlag wird das umgeformte Material nach der Temperaturbehandlung nachgeformt. Insbesondere bieten sich hierfür Streckreduktionsstationen an, die nur Maßabweichungen korrigieren. Es kann aber auch in diesem Bereich eine gezielte Nachreduktion erzeugen. Auch hier sind weitere Kombinationen von Streckreduktion und Ziehen im Rahmen der Erfindung.
Am Ende der Gesamtbehandlung kann das Hohlprofil in üblicher Weise geprüft, abgelängt, aber auch als Coils gewickelt und sonst wie in üblicher Weise behandelt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt extreme Reduzierungen bei sehr hohen Geschwindigkeiten, die 1000 m/min und mehr erreichen können. Dabei wird durch die erfindungsgemäße Kombination von Streckreduktion und Ziehen ein Materialabriß selbst bei geringfügigen Beschädigungen des Ausgangsmaterials vermieden und die Qualität des Endmaterials erheblich verbessert.
Vorrichtungsseitig wird mit der Erfindung vorgeschlagen, eine Vorrichtung zur Herstellung von Hohlprofilen mit definierten Querschnittsformen und -dimensionierungen aus Ausgangsmaterial in Form von Hohlprofilen mit großen Durchmessem, gekennzeichnet durch wenigstens eine Walzenanordnung zur Durchführung einer Streckreduktion und wenigstens einer Ziehdüsenanordnung.
In vorteilhafter Weise sind in der Streckreduktionsstufe paarweise Walzen mit entsprechendem Reduktionsdurchlaß ausgebildet. Das nächste Walzenpaar ist dann mit im Winkel zu dem vorlaufenden Walzenpaar angeordneten Walzen positioniert. So können 90°-Winkel aber auch alle beliebigen Zwischenwinkel einstellbar sein. Das Ausgangsmaterial durchläuft dann der Reihe nach verschiedene Walzenpaare und wird dabei im Querschnitt streckreduziert.
Vorteilhafterweise können mit der Erfindung deshalb auch beliebige Formen, wie Halbrund, Oval, Rechteck und dergleichen erzeugt werden. Es können sogar Profilrohre und durch die Kombination der Ziehdüse mit einem Innenwerkzeug auch Innenprofilierungen, Innenriefen und dergleichen erzeugt werden.
Die Umformstation weist gemäß einem vorteilhaften Vorschlag der Erfindung aufeinanderfolgend eine Walzenanordnung, eine Ziehdüse und eine anschließende Walzenanordnung auf. Es ergibt sich daraus eine besonders vorteilhafte Verteilung von Zug- und Druckkräften. Das Ausgangsmaterial wird in die erste Walzenanordnung gezogen und durch diese in die Ziehdüse gedrückt, während die hinter der Ziehdüse angeordnete Walzenanordnung das Material durch die Ziehdüse zieht. Hieraus ergibt sich der besonders hohe Qualitätsgrad im Bereich der Ziehdüse und eine bessere Zentrizität.
In einer Entspannungsstation werden ein Glühofen, vorzugsweise ein Induktionsofen, und eine Kühlstation, vorzugsweise mit Wasseranwendung, ausgebildet.
In vorteilhafter Weise kann hinter der Temperaturbehandlungsstation eine weitere formgebende Behandlung, beispielsweise in Form von Streckreduktionswalzenanordnungen durchgeführt werden, um Sonderformen, Nacharbeiten und dergleichen durchzuführen.
Gemäß einem Vorschlag der Erfindung weist die Vorrichtung eine Schere mit einem Auslauftreiber auf, um abgelängte Hohlprofilstangen aus der Vorrichtung auswerfen zu können.
Mit der Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß bei sehr hohen Geschwindigkeiten extreme Reduzierungen bei geringer Abrißgefahr erzeugbar sind. Darüber hinaus läßt sich eine sehr hohe Qualität, insbesondere in bezug auf Zentrizität und Materialoberfläche, aber auch in bezug auf Variabilität erzeugen. So lassen sich beliebige alternative Formen wie Rund, Halbrund, Oval, Rechteck, Profilierungen, Innenriefen und dergleichen ausbilden.
Der Vorteil der Einrichtung ergibt sich durch die Verwendung von Innenwerkzeugen, sogenannten fliegenden Stopfen, die einzeln vor der Ziehdüse oder auch in unterschiedlichen aufeinanderfolgenden Düsen als Kette ausgebildet werden können. Bei der Verwendung konischer fliegender Stopfen lassen sich präzise Innendurchmesser der zu ziehenden Hohlprofile erstellen.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:
Fig. 1
eine schematische Ansicht aufeinanderfolgender Bearbeitungsstationen zur Erläuterung des Verfahrens und
Fig. 2
eine Frontansicht eines Ausführungsbeispiels einer geeigneten Vorrichtung.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Gesamtanordnung befinden sich am Beginn, mit 1 bezeichnet, ein Aufnahmelager für stangenförmiges Ausgangsmaterial bzw. mit 2 bezeichnet eine Aufnahme für Coils mit aufgewickeltem Ausgangsmaterial. Ob als Stange vorliegend oder vom Coil kommend wird das zu verformende Material einer ersten Walzen- bzw. Rollenstation 3 zugeführt, wo es hintereinander liegende Paare von Rollen durchläuft, die zwischen sich den Umformquerschnitt bilden. Diese Rollen sind ganz oder teilweise angetrieben und erzeugen auf das umzuformende Material Druckkräfte, die das Material reduzieren. Das Material wird dann in eine mit 4 bezeichnete Ziehdüse eingeschoben, um einen dahinter liegenden weiteren Rollensatz 5 zur Durchführung weiterer Streckreduktionen zu durchlaufen. Ausgehend von der Ziehdüse wird das Material also davor liegend von dem Rollensatz 3 gedrückt, dahinter liegend von dem Rollensatz 5 gezogen, so daß sich in der Ziehdüse in bezug auf Zug/Druck eine Kraftaufteilung einstellt.
Mit 6 ist ein Glühofen, beispielsweise ein Induktionsofen bezeichnet, mit 7 eine Kühlstrecke, beispielsweise unter Verwendung von Wasser.
Mit 8 ist eine weiterer Walzen- bzw. Rollensatz zur Durchführung einer Streckreduktion entweder zur weiteren Umformung oder zur Nacharbeitung vorgesehen.
Mit 9 ist ein Prüfgerät bezeichnet, welches beispielsweise durch Wirbelstrommessungen die Materialqualität der ausgeformten Hohlprofile überprüft. Mit 10 ist eine Scherenanordnung bezeichnet, die vorzugsweise auch einen Auslauftreiber aufweist, um abgelängtes Material aus der Formstation zu schieben. Dieses Material wird dann über ein Förderband 11 entweder auf ein auf die Station 12 gesetztes Coil gewickelt oder durch Quertransport 14 in Stangenmaterial über ein Band 15 Stangenmulden 16 zugeführt. Durch das Prüfgerät 9 festgestellte fehlerhafte Material wird automatisch in die Schrottmulde 13 bewegt.
Gemäß Fig. 2 besteht die in einer Frontansicht, d. h. in Zuführrichtung des zu bearbeitenden Materials gezeigte Vorrichtung aus einem Grundgestell, welches die Gesamtanlage trägt. Das Maschinengestell ist mit 20 bezeichnet. Zwei Antriebsmotoren 21, 22 sind über Getriebe 23, 24 auf die Rollenpaare 25, 26 geschaltet, so daß diese entsprechend angetrieben werden können. Entsprechende Anordnungen befinden sich in Bildebene hintereinander liegend zur Ausbildung einer Streckreduzier-Formstation, an welche sich eine Ziehdüse anschließt und entsprechende streckreduzierende Formstationen dahinter angeordnet sein können.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele dienen nur der Erläuterung und sind nicht beschränkend.
Bezugszeichenliste
1
Stangenladestation
2
Coilaufnahme
3
Rollenpaare
4
Ziehdüse
5
Rollenpaare
6
Glühofen
7
Kühlstrecke
8
Rollenpaare
9
Prüfgerät
10
Schere
11
Förderband
12
Coilaufnahme
13
Schrottmulde
14
Quertransport
15
Band
16
Stangenmulde
20
Maschinengestell
21
Motor
22
Motor
23
Getriebe
24
Getriebe
25
Rollenpaar
26
Rollenpaar

Claims (18)

  1. Verfahren zur Herstellung von Hohlprofilen mit definierten Querschnittsformen und -dimensionierungen aus Ausgangsmaterial in Form von Hohlprofilen mit größeren Durchmessern, wobei das Ausgangsmaterial durch Kombinationen von Streckreduktion und Ziehen durch Ziehdüsen zum gewünschten Hohlprofil ausgeformt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial durch eine Kombination von Streckreduktion, Ziehen und anschließender Streckreduktion ausgeformt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das streckreduzierte Hohlprofil in einer Ziehstation innenkalibriert wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofil in einer Walzstation streckreduziert wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofil nach einer Umformung einer Entspannung durch Erwärmung zugeführt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofil nach der Entspannung gekühlt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofil nach der Temperaturbehandlung nachgeformt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachformung durch Streckreduktion erfolgt.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das fertiggestellte Hohlprofil abgelängt wird.
  10. Vorrichtung zur Herstellung von Hohlprofilen mit definierten Querschnittsformen und -dimensionierungen aus Ausgangsmaterial in Form von Hohlprofilen mit großen Durchmessern, gekennzeichnet durch wenigstens eine Walzenanordnung zur Durchführung einer Streckreduktion und wenigstens einer Ziehdüsenanordnung.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Walzenanordnung jeweils paarweise Walzen mit im wesentlichen parallelen Drehachsen angeordnet sind.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachsen der Walzenpaare alternierend in einem Winkel von 90° aufeinanderstehend angeordnet sind.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß an der Ziehdüse ein Innenwerkzeug in das Hohlprofil eingesetzt ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Umformstation eine zwischen zwei Walzeneinheiten zur Durchführung einer Streckreduktion angeordnete Ziehdüse aufweist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Umformstation ein Glühofen angeordnet ist.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Glühofen eine Kühlstrecke angeordnet ist.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Temperaturbehandlungsstation in Form eines Glühofens und/oder einer Kühlstrecke eine Walzenanordnung ausgebildet ist.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Schere mit einem Auslauftreiber aufweist.
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