EP1595610B1 - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von längsnahtgeschweissten metallischen Röhrchen - Google Patents

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EP1595610B1
EP1595610B1 EP04291191A EP04291191A EP1595610B1 EP 1595610 B1 EP1595610 B1 EP 1595610B1 EP 04291191 A EP04291191 A EP 04291191A EP 04291191 A EP04291191 A EP 04291191A EP 1595610 B1 EP1595610 B1 EP 1595610B1
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EP
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tube
ring
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welded
forming tool
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Klaus Porcher
Bernd Grannenmann
Christian Dr. Frohne
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Nexans SA
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Nexans SA
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • 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
    • B21C37/08—Making tubes with welded or soldered seams
    • B21C37/0818—Manufacture of tubes by drawing of strip material through dies

Definitions

  • the invention relates to a method for producing longitudinally welded metallic tubes according to the preamble of claim 1, such a method is known from EP 299 123 A known.
  • a device for producing a longitudinally welded metal tube with an outer diameter of 1 to 6 mm is known.
  • a metal strip is withdrawn in a continuous mode of operation from a supply reel, formed by a mold consisting of several sets of molds forming a tube with a longitudinal slot, and the longitudinal slot welded.
  • the slit tube is passed through a tool which holds the band edges of the slotted tube together.
  • the tool consists of two halves which each have on their adjacent surface a groove with a radius of curvature corresponding to the outer radius of curvature of the slot tube.
  • the tool has a recess which allows access to the beam of a laser welding device for welding the longitudinal slot of the tube.
  • the welded tube passes behind the recess a second portion of the tool, which is intended to prevent springback of the strip edges in the still "soft" weld pool and to ensure rapid cooling of the weld.
  • a steel alloy is proposed as a material for the tool.
  • a device for producing a metallic tube comprising a forming device that transforms an elongated metal strip to the tube, and a welding device that welds the two strip edges of the tube together in the welding area.
  • a welding device that welds the two strip edges of the tube together in the welding area.
  • the welding area at least one cooled solid body is provided, which contacts the continuous tube outside for cooling.
  • the solid body has an opening which allows the passage of a laser beam for welding the longitudinal seam.
  • the invention has for its object to improve the known method to the extent that large lengths of metallic tubes are produced trouble-free.
  • the main advantage of the invention is the fact that by the arrangement of a ring of wear-resistant material in a water-cooled holder, the wear on the tool is so far reduced that lengths of several kilometers without interruption of production can be produced. This effect is exacerbated when the shape of the metal strip to the slotted tube takes place so that the slotted tube without springback of the band edges forms a nearly closed tube, so that the ring serves only to stabilize the closed tube.
  • the inventive method is advantageously used for the production of optical fiber cables, which have a plurality of optical waveguides in a closed metal tube.
  • FIGS. 1 and 2 schematically illustrated embodiments explained in more detail.
  • FIG. 1 Fig. 3 is a side view of part of an apparatus for making thin metal tubes.
  • a withdrawn from a tape supply no longer illustrated metal strip 1 is fed to a first forming roller group 2.
  • the metal strip 1 is a stainless steel strip which has been cut to a width of 3.1 to 21.5 mm, for example, by means of a trimming device (also not shown). Before the first forming roll group 2, the metal strip 1 can be easily wetted with a lubricant to reduce the friction during molding.
  • the first forming roll group 2 has two forming roll pairs 2a and 2b.
  • the form roller pair 2a In the form roller pair 2a, only the band edge regions are initially rounded.
  • the form roller pair 2b forms the metal strip 1 into a U-profile.
  • the U-shaped metal band 1 a is fed to a device 3, which has a guide tube 3a, which projects into the U-shaped metal strip 1 a and opens behind the weld point.
  • a guide tube 3a which projects into the U-shaped metal strip 1 a and opens behind the weld point.
  • a second forming roller group 4 which consists of a first pair of forming rollers 4a and a second pair of forming rollers 4b, the U-shaped metal strip 1a is formed into a slotted tube 1b having an extremely small slit width.
  • the slotted tube 1 b then passes into a tool 5, which on the basis of FIG. 2 will be described in more detail. Behind the tool 5 is located in the shortest possible distance, the laser welding device 6, in which the longitudinal slot is welded. At the finished optical cable 7 attacks a not shown trigger, behind which the cable 7 is then wound on a drum no longer shown.
  • the welded metal tube can be reduced in diameter as needed, stretched and be relieved cooled to produce an excess length of the optical waveguide in the metal tube.
  • FIG. 2 In the FIG. 2 is the tool 5 opposite FIG. 1 shown enlarged.
  • the slit tube 1 b is pulled through a diamond ring 8, whose inner diameter is almost equal to the outer diameter of the slotted tube 1 b.
  • the bore of the diamond ring 8 is almost cylindrical.
  • the diamond ring 8 is arranged in a socket 9, which has a channel system 14 for cooling the diamond ring 8.
  • the duct system 14 is fed by a feed 10 for cooling water.
  • the version 9 is arranged in a holder 13.
  • the tube emerging from the diamond ring 8 is surrounded by an annular nozzle 11 which blows a protective gas over the tube above the longitudinal slot of the tube in the direction of production.
  • the protective gas is supplied to the nozzle 11 via a line 12.
  • the shielding gas protects the weld area of the tube beyond the weld area.
  • the forming roller groups 2 and 4 take over the entire forming work in the deformation of the metal strip to a slotted tube with extremely narrow slot.
  • the closing and calming of the tube takes place through the diamond ring 8. This allows long service life of the diamond ring 8 even with hard materials for the metal strip.
  • An improvement in smoothness can also be achieved by taking care in the edge rounding in the first forming roller group 2 that the outer radius of curvature of the edge region is selected to be somewhat larger than half the inner diameter of the diamond ring 8.
  • tubes with an outer diameter of between 1 and 7 mm can be produced without errors in lengths of more than 100 km.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von längsnahtgeschweißten metallischen Röhrchen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein solches Verfahren ist aus der EP 299 123 A bekannt.
  • Aus der EP 0 703 017 B1 ist eine Vorrichtung zur Herstellung eines längsnahtgeschweißten Metallrohres mit einem Außendurchmesser von 1 bis 6 mm bekannt. Dabei wird ein Metallband in kontinuierlicher Arbeitsweise von einer Vorratsspule abgezogen, durch ein aus mehreren Formrollensätzen bestehendes Formwerkzeug zu einem Rohr mit Längsschlitz geformt, und der Längsschlitz verschweißt. Das Schlitzrohr wird durch ein Werkzeug hindurchgeführt, welches die Bandkanten des Schlitzrohres zusammenhält. Das Werkzeug besteht aus zwei Hälften, welche an ihrer angrenzenden Fläche jeweils eine Nut mit einem Krümmungsradius aufweisen, der dem äußeren Krümmungsradius des Schlitzrohres entspricht. Das Werkzeug weist eine Ausnehmung auf, welche einen Zutritt für den Strahl einer Laserschweißeinrichtung zum Verschweißen des Längsschlitzes des Rohres ermöglicht. Das geschweißte Rohr durchläuft hinter der Ausnehmung einen zweiten Bereich des Werkzeugs, welcher ein Rückfedern der Bandkanten in dem noch "weichen" Schweißbad verhindern und für eine schnelle Abkühlung der Schweißnaht sorgen soll. Als Material für das Werkzeug wird eine Stahllegierung vorgeschlagen.
  • Bei dieser Vorrichtung hat sich gezeigt, daß sich große Längen von mehreren Hundert Kilometern nicht störungsfrei herstellen lassen. Der Grund hierfür liegt in einem hohen Verschleiß des Werkzeugs, der daraus resultiert, daß das geformte Schlitzrohr einen offenen Spalt aufweist, der erst im Werkzeug vollständig geschlossen wird.
  • Aus der EP 0 927 090 B1 ist eine Vorrichtung zur Herstellung eines metallischen Röhrchens bekannt, mit einer Formvorrichtung, die ein langgestrecktes Metallband zu dem Röhrchen umformt, sowie einer Schweißvorrichtung, die die beiden Bandkanten des Röhrchens im Schweißbereich miteinander verschweißt. Im Schweißbereich ist mindestens ein gekühlter Festkörper vorgesehen, der das durchlaufende Röhrchen außen zur Kühlung kontaktiert. Im Schweißpunkt weist der Festkörper eine Öffnung auf, welche den Durchtritt für einen Laserstrahl zum Verschweißen der Längsnaht ermöglicht.
  • Beiden bekannten Lösungen ist gemeinsam, daß insbesondere bei harten Metallen für das Röhrchen, wie z. B. Edelstahl, das Werkzeug bzw. der Festkörper einem hohen Verschleiß unterliegen, und eine störungsfreie Fertigung großer Längen nicht möglich ist.
  • Aus der EP-A-1 230 995 ist ein Verfahren zur Herstellung löngsnahtverschweißter Rohre bekannt, bei welchen ein von einem Bandvorrat abgezogenes Metallband durch mehrere hintereinander angeordnete aus Diamant bestehende Ziehsteine mit sich in Fertigungsrichtung verringerndem Durchmesser hindurchgezogen und zu einem Rohr mit Längsschlitz geformt wird. Hinter dem letzten Ziehstein wird der Längsschlitz durch eine Laserschweißeinrichtung geschlossen. Vor dem ersten Ziehstein kann noch ein an den Bandkanten des Metallbandes angreifendes Rollenwerkzeug vorgesehen sein.
  • Aus der US-A-1 353 721 ist eine Vorrichtung zur Herstellung von geschweißten Metallrohren bekannt, bei welcher eine Matrize vorgesehen ist, welche in einem Wasserbehälter angeordnet ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren dahingehend zu verbessern, daß große Längen metallischer Röhrchen störungsfrei herstellbar sind.
  • Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 erfaßten Merkmale gelöst.
  • Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß durch die Anordnung eines Ringes aus verschleißfestem Material in einer wassergekühlten Halterung, der Verschleiß am Werkzeug so weit reduziert ist, daß Längen von mehreren Kilometern ohne Unterbrechung der Fertigung herstellbar sind. Diese Wirkung wird noch verstärkt, wenn die Formgebung des Metallbandes zum Schlitzrohr so erfolgt, daß das Schlitzrohr ohne Rückfederung der Bandkanten ein nahezu geschlossenes Rohr bildet, so daß der Ring lediglich zur Stabilisierung des geschlossenen Rohres dient.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhafterweise zur Herstellung von Lichtwellenleiterkabeln eingesetzt, welche eine Vielzahl von Lichtwellenleiter in einem geschlossenen Metallröhrchen aufweisen.
  • Die Erfindung ist anhand der in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • In der Figur 1 ist eine seitliche Ansicht eines Teiles einer Vorrichtung zur Herstellung von dünnen Metallröhrchen dargestellt.
  • Ein von einem nicht mehr dargestellten Bandvorrat abgezogenes Metallband 1 wird einer ersten Formrollengruppe 2 zugeführt. Bei dem Metallband 1 handelt es sich um ein Edelstahlband, welches beispielsweise mittels einer ebenfalls nicht mehr dargestellten Besäumeinrichtung auf eine Breite von 3,1 bis 21,5 mm geschnitten wurde. Vor der ersten Formrollengruppe 2 kann das Metallband 1 leicht mit einem Schmiermittel benetzt werden, um die Reibung während der Formgebung zu reduzieren.
  • Die erste Formrollengruppe 2 weist zwei Formrollenpaare 2a und 2b auf.
  • In dem Formrollenpaar 2a werden zunächst nur die Bandkantenbereiche gerundet. Das Formrollenpaar 2b formt das Metallband 1 zu einem U-Profil.
  • Das U-förmig gebogene Metallband 1 a wird einer Vorrichtung 3 zugeführt, welche ein Führungsrohr 3a aufweist, das in das U-förmige Metallband 1 a hineinragt und hinter dem Schweißpunkt mündet. Mit Hilfe des Führungsrohres 3a können mehrere von nicht dargestellten Vorratsspulen abgezogene Lichtwellenleiter sowie eine plastische Masse in das Metallröhrchen eingebracht werden.
  • In einer zweiten Formrollengruppe 4, welche aus einem ersten Formrollenpaar 4a und einem zweiten Formrollenpaar 4b besteht, wird das U-förmige Metallband 1 a zu einem Schlitzrohr 1 b mit extrem geringer Schlitzbreite geformt. Das Schlitzrohr 1 b gelangt dann in ein Werkzeug 5, welches anhand der Figur 2 näher beschrieben werden soll. Hinter dem Werkzeug 5 befindet sich in kürzest möglichem Abstand die Laserschweißvorrichtung 6, in welcher der Längsschlitz verschweißt wird. An dem fertigen optischen Kabel 7 greift ein nicht mehr dargestellter Abzug an, hinter dem das Kabel 7 dann auf eine nicht mehr dargestellte Trommel aufgewickelt wird. Das geschweißte Metallrohr kann je nach Bedarf im Durchmesser reduziert, gedehnt und abgekühlt entlastet werden, um eine Überlänge der Lichtwellenleiter in dem Metallrohr herzustellen.
  • In der Figur 2 ist das Werkzeug 5 gegenüber Figur 1 vergrößert dargestellt.
  • Das Schlitzrohr 1 b wird durch einen Diamantring 8 gezogen, dessen Innendurchmesser nahezu gleich dem Außendurchmesser des Schlitzrohres 1 b ist. Die Bohrung des Diamantringes 8 ist nahezu zylindrisch. Der Diamantring 8 ist in einer Fassung 9 angeordnet, welche ein Kanalsystem 14 zur Kühlung des Diamantrings 8 aufweist. Das Kanalsystem 14 wird durch einen Zulauf 10 für Kühlwasser gespeist. Die Fassung 9 ist in einer Halterung 13 angeordnet.
  • Das aus dem Diamantring 8 austretende Rohr ist von einer ringförmigen Düse 11 umgeben, die oberhalb des Längsschlitzes des Röhrchens ein Schutzgas in Fertigungsrichtung über das Röhrchen bläst. Das Schutzgas wird der Düse 11 über eine Leitung 12 zugeführt. Das Schutzgas schützt den Schweißnahtbereich des Röhrchens bis über den Schweißbereich hinaus.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren übernehmen die Formrollengruppen 2 und 4 die gesamte Formarbeit bei der Verformung des Metallbandes zu einem Schlitzrohr mit extrem engem Schlitz. Das Schließen und Beruhigen des Rohres erfolgt durch den Diamantring 8. Dadurch sind hohe Standzeiten des Diamantringes 8 auch bei harten Werkstoffen für das Metallband möglich.
  • Eine Verbesserung der Laufruhe kann auch dadurch erzielt werden, daß bei der Kantenrundung in der ersten Formrollengruppe 2 darauf geachtet wird, daß der äußere Krümmungsradius des Kantenbereichs etwas größer gewählt wird als der halbe innere Durchmesser des Diamantringes 8.
  • Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahren können Röhrchen mit einem Außendurchmesser zwischen 1 und 7 mm in Längen von mehr als 100 km fehlerfrei hergestellt werden.
  • In der Beschreibung sind für die Formrollengruppen 2 und 4 jeweils nur zwei Formrollenpaare angegeben. Falls es für die Verformung des Metallbandes erforderlich sein sollte, können selbstredend auch mehr als zwei Formrollenpaare für eine oder beide Formrollengruppen 2 und 4 vorgesehen werden.

Claims (1)

  1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von längsnahtgeschweißten metallischen Röhrchen (7) mit einem Außendurchmesser von 1 mm bis 7 mm, bei welchem ein von einer Ablaufvorrichtung abgezogenes Metallband (1) mittels einer Formeinrichtung (2,4) allmählich zu einem Röhrchen mit Längsschlitz geformt wird, wobei die Formeinrichtung aus mehreren Formrollensötzen (2a,2b,4a,4b) besteht, die das Metallband (1) zunächst nur an seinen Bandkantenbereichen mit einer Rundung versehen und sodann daß Metallband zu einem U-förmigen Querschnitt und anschließend zu einem Schlitzrohr mit Längsschlitz formen, bei welchem die Bandkanten des Röhrchens hinter der letzten Formeinrichtung durch ein Werkzeug (5) zusammengehalten und die Bandkanten des Röhrchens mittels einer Laserschweißeinrichtung verschweißt werden und bei welchem eine Abzugsvorrichtung an dem geschweißten Röhrchen (7) angreift, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
    a) das Schlitzrohr durchläuft hinter der Formeinrichtung (2,4) einen in einer wassergekühlten Fassung (9) angeordneten Ring (8) aus Diamant,
    b) auf den Längsschlitz des Schlitzrohres wird zwischen dem Ring (8) und dem Schweißpunkt mittels einer ringförmigen Düse in Fertigungsrichtung ein Schutzgas geblasen und
    c) das Metallband (1) wird an seinen Kantenbereichen mit einer Rundung versehen, deren Krümmungsradius zwischen 0,05 mm und 0,5 mm größer ist als der halbe Durchmesser der Öffnung des Ringes (8).
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