EP2554293A1 - Rohrschmiedeverfahren mit urgeformtem Hohlblock - Google Patents

Rohrschmiedeverfahren mit urgeformtem Hohlblock Download PDF

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Publication number
EP2554293A1
EP2554293A1 EP12005323A EP12005323A EP2554293A1 EP 2554293 A1 EP2554293 A1 EP 2554293A1 EP 12005323 A EP12005323 A EP 12005323A EP 12005323 A EP12005323 A EP 12005323A EP 2554293 A1 EP2554293 A1 EP 2554293A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
billet
forging
coating
hollow block
mandrel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12005323A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich Vohskämper
Paul Dr. Nieschwitz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Meer GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SMS Meer GmbH filed Critical SMS Meer GmbH
Publication of EP2554293A1 publication Critical patent/EP2554293A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/002—Hybrid process, e.g. forging following casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J7/00—Hammers; Forging machines with hammers or die jaws acting by impact
    • B21J7/02—Special design or construction
    • B21J7/14—Forging machines working with several hammers

Definitions

  • the invention relates to a method for forging a pipe according to the preamble of claim 1.
  • EP 1 814 679 A1 describes a method for producing a seamless hot-finished steel tube, in which a heated to a forming temperature block is formed by punching in a hollow block in a first forming step, wherein subsequently a finished tube is produced in the same heat in a second forming step by radial forging.
  • the hollow block with the central recess By producing the hollow block with the central recess by a primary molding method, the hollow block is provided in a particularly simple and effective manner. In accordance with the principle of a primary forming, the block and the central recess required for forging the hollow block into a tube are formed in the same forming step, so that the outlay on the preparation of the hollow block is reduced.
  • the invention relates to pipes made of an iron-based alloy, in particular steel, or even a nickel-based alloy or a titanium alloy.
  • step a1 comprises an electroslag remelting process.
  • this provides an effective and universal method for the primary shaping of the hollow block.
  • the primary molding process may also include a centrifugal casting process.
  • the centrifugal casting is particularly suitable for combination with a radial forging method, since a hollow block is already regularly produced with a central recess.
  • this may include the removal of a casting skin. It can be z. B. also to a homogenization of the recess, a deburring or any other suitable pre-treatment of the urgeformten hollow block prior to introduction into a radial forging device.
  • a heating of the hollow block after step a1 and before step b in a step a3 in order to achieve a defined forming temperature for the radial forging process may be particularly advantageous in alloys and structures that have a relatively narrow temperature range for forging machining.
  • step a1 and step b it may be particularly advantageous to save energy and costs that between step a1 and step b no intermediate heating of the hollow block is made.
  • the existing at the Urformung regularly very high heat is used to obtain a temperature that is suitable for radial forging.
  • a controlled cooling of the urgeformten hollow block before being introduced into the radial forging is particularly advantageous.
  • the desorbed hollow block is descaled before step b, preferably, but not necessarily, by a high-pressure process.
  • a lubricant may preferably be formed on the basis of glass and / or phosphate and / or graphite.
  • the step b of forging the hollow block into a tube while reducing an outer diameter and a wall thickness of the hollow block is generally advantageously carried out by means of a forging mandrel as an internal tool.
  • a forging mandrel as an internal tool.
  • open-die forging without a forging mandrel is conceivable, but the use of a forging mandrel is particularly effective.
  • the forging process will take place in such a way that the wall of the hollow block is pressed by external forging jaws against the forging mandrel arranged internally in the recess in order to effect the forming in the manner of a forging.
  • the forging jaws can in particular be hydraulically driven, as a result of which a very controlled pressure curve is regularly achieved on the workpiece.
  • another drive mechanism of the forging jaws may be provided, for. B. by falling weights or the like.
  • the forging mandrel has a coating which particularly preferred, but not necessary, has a Zunderbe harshung, a ceramic coating and / or a coating with a metal alloy applied.
  • These coatings can be submitted individually or in combination.
  • a coated metal alloy and / or hard alloy as a coating such coatings are to be understood, which incorporated in the metal alloy and / or hard alloy hard materials, in particular ceramic nature, such as. As tungsten carbide or the like, have.
  • Such coatings are often made by a thermal process such as plasma deposition welding, arc surfacing, or the like.
  • the metal alloy serves to provide a sufficiently tough matrix which on the one hand provides a good and non-peeling connection with a substrate of the forging mandrel, in particular steel, and on the other hand achieves a correspondingly high hardness of the outwardly acting surface due to integrated hard material phases and / or hard material particles.
  • a main body of the forging mandrel has a surface profiling, wherein the coating is applied to the surface profiling.
  • the profiling can be adapted to the shape and orientation particularly to the respective mechanical loads, z. B. to the forces caused by the respective forging jaws forces.
  • the surface profilings form at least one undercut in an axial direction of the forging mandrel.
  • a good fit is provided, which can also absorb very high forces acting in the direction of detachment of the coating.
  • the surface profiling has a number of elevations and depressions on the surface of the base body.
  • the main body of a forging mandrel for use in a method according to the invention is preferably made of steel.
  • the coating of the forging mandrel protects advantageous against both thermal and mechanical loads.
  • the coating may have a targeted thermal conductivity to reduce a thermal effect on the body.
  • the coating can be applied by a thermo-chemical coating process.
  • internal cooling may additionally be provided, wherein the mandrel can be wetted with a coolant if required.
  • the hollow block 104 is produced together with its recess 104a in a primary molding process.
  • This is preferably a centrifugal casting process or a remelting process, for example an electroslag remelting process.
  • a mechanical reworking of the hollow block takes place. This may be, for example, a descaling and / or a post-processing of the recess for fine adjustment to a size and shape required for forging.
  • Fig. 7 shows by way of example a device for radial forging 101, at which the method can be performed.
  • the block 104 is held in the end in a manipulator or holder 102.
  • a hot tool in the form of a forging mandrel 1 is inserted into the recess 104a.
  • the forging jaws 103 are preferably pressed by means of hydraulic drives with a defined pressure curve against the hollow block 104 in order to achieve a radially acting forging of the hollow block 104 to a tube.
  • striking the forging jaws eg via a cam mechanism, can be provided.
  • the hollow block 104 can be rotated and / or axially displaced by means of the manipulator 102.
  • Fig. 1 the mandrel or the hot tool 1 in the form of a mandrel for the production of a seamless tube is shown schematically.
  • the shape may vary depending on requirements and in particular be cylindrical or slightly conical.
  • the tool 1 has a tool base body 2, which has a working area 3, which extends over a certain length in the direction of an axis a. In the working area 3, the tool 1 is provided with a coating 4 which protects the tool 1 against thermal or mechanical stress.
  • Fig. 1 Tool body 2 shown in the context of the present invention is an interchangeable mandrel tip, for example, releasably on a mandrel body, for example in the form of a shaft 105 (see Fig. 7 ) of the radial forging mandrel 1 can be placed.
  • a replaceable mandrel tip 2 and a mandrel body 105 are possible depending on the requirements.
  • FIGS. 2 and 3 The exact structure of the tool as a detail in the "Z" according to Fig. 1 , ie as a section of the tool base body 2 is in the FIGS. 2 and 3 shown.
  • the elevations 6 extend in the axial direction a by an amount B, which is preferably in the range of about 250 microns to 4000 microns.
  • the height D of the elevations 6 with respect to the recesses 7 is in a range of about 500 microns to 5000 microns.
  • the distance A between two elevations 7 is preferably in a range of about 200 microns to 2,000 microns.
  • the profiling 5 is applied to the surface of the base body 2, that this is first processed smoothly and then incorporated by machining the ridge-shaped or rectangular recesses 7 in the radial section, in particular screwed, are.
  • the surface of the tool base 2 is provided with a coating 4, as shown in FIG Fig. 3 is shown.
  • the total layer thickness C of the coating 4 fills out the recesses 7 and exceeds the height of the elevations 6.
  • Fig. 4 is a preferred embodiment or to see solution.
  • the pre-processing of the tool base body 2 is analogous to the solution according to Fig. 2 and Fig.3 made, ie it was first introduced the surface profiling 5 in the smooth machined tool body 2.
  • the profile of the profiling corresponds to that according to Fig. 2 ,
  • a portion of the material of the base body 2 was first converted into a protective layer by using a thermo-chemical treatment process.
  • the converted material 8 is equidistant from the profiling 5 and is indicated by dashed lines. This reduces accordingly the width of the elevations (webs) 6 and the depth of the cross-section in turn rectangular gaps, as it Fig. 4 shows.
  • the representations in the FIGS. 5 and 6 Examples of specific coatings can be found.
  • the inner, more porous layer 8 and the second outer layer 4 applied thereon by conversion of the webs (elevations) 6 and filling in of gaps (depressions) 7 can be clearly seen.
  • the inner layer 8 (converted material) consists in the present case of iron oxides and grows from the surface of the main body or the profiling.
  • the gaps between the lands (bumps) are filled by the outer coating 4 (up).
  • the carrier material (tool base) was coated with iron oxides or material of the main body was converted into iron oxide.
  • the carrier material is present steel.
  • the maximum thickness of the coating on the base body is in this example about 1,000 microns.
  • the structured transition between the carrier material and the coating can be optimized depending on the application, so that complete peeling of the layer during use can be prevented. As a result, in particular the service life of the tool 1 can be substantially increased.
  • the surfaces of the coated tools, before or during use by mechanical processing eg. B. grinding and polishing (before use) or rolling (during use), smoothed.
  • the smoothing of the surface reduces the friction between the tool and the workpiece (rolling stock).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

Verfahren zum Schmieden eines Rohres, umfassend die Schritte: a. Zuführen eines Hohlblocks (104) mit einer zentralen Ausnehmung (104a) zu einer Radialschmiedevorrichtung, und b. Schmieden des Hohlblocks (104) zu einem Rohr unter Verringerung eines Au-²endurchmessers und einer Wandstärke des Hohlblocks (104), ferner umfassend den Schritt: a1. Herstellen des Hohlblocks (104) mit der zentralen Ausnehmung (104a) vor Schritt a. durch ein Urformverfahren.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmieden eines Rohres nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • EP 1 814 679 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines nahtlos warmgefertigten Stahlrohres, bei dem ein auf eine Umformtemperatur erwärmter Block in einem ersten Umformschritt durch Lochen in einen Hohlblock umgeformt wird, wobei anschließend in gleicher Hitze in einem zweiten Umformschritt durch Radialschmieden ein Fertigrohr erzeugt wird.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein kostengünstiges Verfahren zum Schmieden eines Rohres anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird für ein eingangs genanntes Verfahren erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Herstellung des Hohlblocks mit der zentralen Ausnehmung durch ein Urformverfahren wird der Hohlblock auf besonders einfache und effektive Weise bereitgestellt. Gemäß dem Prinzip einer Urformung entstehen dabei der Block und die für das Schmieden des Hohlblocks zu einem Rohr erforderliche zentrale Ausnehmung in demselben Formungsschritt, so dass der Aufwand der Vorbereitung des Hohlblocks reduziert wird.
  • Allgemein bevorzugt betrifft die Erfindung Rohre aus einer Eisen-basierten Legierung, insbesondere Stahl, oder auch einer Nickel-Basis-Legierung oder einer Titanlegierung.
  • Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst Schritt a1 ein Elektro-Schlacke-Umschmelzverfahren. Insbesondere für Stähle wird hierdurch ein effektives und universelles Verfahren zur Urformung des Hohlblocks bereitgestellt.
  • Alternativ hierzu kann das Urformverfahren auch ein Schleudergießverfahren umfassen. Der Schleuderguss ist für die Kombination mit einem Radialschmiedeverfahren besonders geeignet, da regelmäßig bereits ein Hohlblock mit einer zentralen Ausnehmung erzeugt wird.
  • Bei einer allgemein vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass in einem Schritt a2 eine mechanische Bearbeitung des Blockes nach Schritt a1 und vor Schritt b erfolgt. Besonders vorteilhaft, aber nicht notwendig, kann dies das Beseitigen einer Gusshaut umfassen. Es kann sich z. B. auch um eine Vergleichmäßigung der Ausnehmung, ein Entgraten oder eine sonstige geeignete Vorbehandlung des urgeformten Hohlblocks vor einem Einbringen in eine Radialschmiedevorrichtung handeln.
  • Allgemein bevorzugt ist es vorgesehen, in einem Schritt a3 ein Erwärmen des Hohlblocks nach Schritt a1 und vor Schritt b vorzunehmen, um eine definierte Umformtemperatur für den Radialschmiedevorgang zu erreichen. Dies kann ganz besonders bei Legierungen und Gefügen vorteilhaft sein, die einen relativ schmalen Temperaturbereich für eine schmiedende Bearbeitung aufweisen.
  • Alternativ hierzu kann es zur Einsparung von Energie und Kosten besonders vorteilhaft vorgesehen sein, dass zwischen Schritt a1 und Schritt b keine Zwischenerwärmung des Hohlblocks vorgenommen wird. Hierbei wird somit die bei der Urformung vorhandene, regelmäßig sehr hohe Hitze verwendet, um eine Temperatur zu erlangen, die für das Radialschmieden geeignet ist. Bei einem solchen Vorgehen kann ggf. eine kontrollierte Kühlung des urgeformten Hohlblocks vor einem Einbringen in die Radialschmiedevorrichtung erfolgen.
  • Bei einer bevorzugten Detailgestaltung der Erfindung erfolgt in einem Schritt a4 ein Entzundern des urgeformten Hohlblocks vor Schritt b, bevorzugt, aber nicht notwendig, durch ein Hochdruckverfahren.
  • Weiterhin vorteilhaft ist es vorgesehen, dass zumindest ein Bereich der Ausnehmung des Hohlblocks vor Schritt b mittels eines Schmiermittels geschmiert wird. Ein solches Schmiermittel kann bevorzugt auf Basis von Glas und / oder Phosphat und / oder Graphit ausgebildet sein.
  • Der Schritt b eines Schmiedens des Hohlblocks zu einem Rohr unter Verringerung eines Außendurchmessers und einer Wandstärke des Hohlblocks wird allgemein vorteilhaft mittels eines Schmiededorns als Innenwerkzeug vorgenommen. Grundsätzlich ist auch ein Freiformschmieden ohne einen Schmiededorn denkbar, jedoch ist die Verwendung eines Schmiededorns besonders effektiv. Zumeist wird der Schmiedevorgang dabei so erfolgen, dass die Wand des Hohlblocks durch äußere Schmiedebacken gegen den innen in der Ausnehmung angeordneten Schmiededorn gepresst wird, um das Umformen nach Art eines Schmiedens zu bewirken. Die Schmiedebacken können insbesondere hydraulisch angetrieben sein, wodurch regelmäßig ein sehr kontrollierter Druckverlauf an dem Werkstück erzielt wird. Alternativ kann aber auch eine andere Antriebsmechanik der Schmiedebacken vorgesehen sein, z. B. durch Fallgewichte oder ähnliches.
  • Bei einer bevorzugten Weiterbildung hat der Schmiededorn eine Beschichtung, die besonders bevorzugt, aber nicht notwendig, eine Zunderbeschichtung, eine keramische Beschichtung und / oder eine Beschichtung mit einer aufgetragenen Metalllegierung aufweist. Diese Beschichtungen können einzeln oder kombiniert vorlegen. Unter einer aufgetragenen Metalllegierung und/oder Hartlegierung als Beschichtung sind auch solche Beschichtungen zu verstehen, die in der Metalllegierung und/oder Hartlegierung eingebundene Hartstoffe, insbesondere keramischer Natur, wie z. B. Wolfram-Karbid oder ähnliches, aufweisen. Solche Beschichtungen werden häufig durch ein thermisches Verfahren wie Plasma-Auftragsschweißen, Lichtbogen-Auftragsschweißen oder Ähnliches, hergestellt. Dabei dient die Metalllegierung der Bereitstellung einer ausreichend zähen Matrix, die einerseits eine gute und nicht abplatzende Verbindung mit einem Substrat des Schmiededorns, insbesondere Stahl, bereitstellt und andererseits durch eingebundene Hartstoffphasen und / oder Hartstoffpartikel eine entsprechend hohe Härte der nach außen wirkenden Oberfläche erzielt.
  • Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung des Schmiededorns ist es vorgesehen, dass ein Grundkörper des Schmiededorns eine Oberflächen-Profilierung aufweist, wobei die Beschichtung auf die Oberflächen-Profilierung aufgebracht ist. Hierdurch wird neben einem Stofffluss auch ein zusätzlicher Formschluss erzielt, was ein Ablösen der Beschichtung von dem Grundkörper besonders wirkungsvoll verhindert. Die Profilierung kann dabei nach Form und Ausrichtung besonders an die jeweiligen mechanischen Belastungen angepasst sein, z. B. an die durch die jeweiligen Schmiedebacken bewirkenden Kräfte. Insbesondere bilden die Oberflächen-Profilierungen dabei in einer Achsrichtung des Schmiededorns mindestens einen Hinterschnitt. Hierdurch wird ein guter Formschluss bereitgestellt, der auch besonders hohe Kräfte auffangen kann, die in Richtung eines Ablösens der Beschichtung wirken. Besonders bevorzugt weist die Oberflächen-Profilierung dabei eine Anzahl von Erhebungen und Vertiefungen auf der Oberfläche des Grundkörpers auf.
  • Der Grundkörper eines Schmiededorns zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren besteht vorzugsweise aus Stahl.
  • Die Beschichtung des Schmiededorns schützt vorteilhaft sowohl gegen thermische als auch mechanische Belastungen. Z. B. kann die Beschichtung eine gezielte thermische Leitfähigkeit aufweisen, um eine thermische Wirkung auf den Grundkörper zu verringern.
  • Allgemein vorteilhaft kann die Beschichtung durch ein thermo-chemisches Beschichtungsverfahren aufgebracht sein.
  • Bei einer allgemein vorteilhaften Weiterbildung eines Schmiededorns kann zusätzlich eine Innenkühlung vorgesehen sein, wobei der Dorn bei Bedarf mit einem Kühlmittel beströmbar ist.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie auf den abhängigen Ansprüchen.
  • Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
    • Fig. 1
    zeigt ein Warmwerkzeug in Form eines Radialschmiededorns in einer Seitenansicht.
    Fig. 2
    zeigt die Einzelheit "Z" gemäß Fig. 1 für den noch nicht beschichteten Werkzeug-Grundkörper.
    Fig. 3
    zeigt die Einzelheit "Z" gemäß Fig. 1 für den jetzt beschichteten Werkzeug-Grundkörper.
    Fig. 4
    zeigt die Einzelheit "Z" gemäß Fig. 1 für eine alternative Ausführungsform des beschichteten Werkzeug-Grundkörper.
    Fig. 5
    zeigt ein erstes Schliffbild für die Einzelheit "Z" gemäß Fig. 1 durch das Warmwerkzeug; und
    Fig. 6
    zeigt ein zweites Schliffbild für die Einzelheit "Z" gemäß Fig. 1 durch das Warmwerkzeug.
    Fig. 7
    zeigt eine schematische Gesamtansicht einer Radialschmiedevorrichtung.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Schmieden eines Rohres umfasst bevorzugt folgende Schritte:
    • a. Zuführen eines Hohlblocks 104 mit einer zentralen Ausnehmung 104a zu einer Radialschmiedevorrichtung 101, und
    • b. Schmieden des Hohlblocks 104 zu einem Rohr unter Verringerung des Außendurchmessers und der Wandstärke des Hohlblocks 104.
  • Zuvor wird erfindungsgemäß in einem Schritt a1 der Hohlblock 104 zusammen mit seiner Ausnehmung 104a in einem Urformverfahren hergestellt. Dabei handelt es sich bevorzugt um ein Schleudergussverfahren oder ein Umschmelzverfahren, zum Beispiel ein Elektro-Schlacke-Umschmelzverfahren.
  • Nach der Urformung des Blocks 104 mit der Ausnehmung 104a erfolgt bei Bedarf eine mechanische Nacharbeitung des Hohlblocks. Dabei kann es sich etwa um eine Entzunderung handeln und/oder um eine Nachbearbeitung der Ausnehmung zur Feinanpassung an eine zum Schmieden erforderliche Größe und Form.
  • Fig. 7 zeigt beispielhaft eine Vorrichtung zum Radialschmieden 101, an der das Verfahren durchgeführt werden kann. Dabei ist der Block 104 endseitig in einem Manipulator oder Halter 102 gehalten. Am gegenüberliegenden Ende ist ein Warmwerkzeug in Form eines Schmiededorns 1 in die Ausnehmung 104a eingeführt. Auf Höhe des Dorns 1 greifen von außen Schmiedebacken 103 an dem zu bearbeitenden Hohlblock 104 an. Die Schmiedebacken 103 werden bevorzugt mittels hydraulischer Antriebe mit definiertem Druckverlauf gegen den Hohlblock 104 gedrückt, um ein radial wirkendes Schmieden des Hohlblocks 104 zu einem Rohr zu erzielen. Bei einer alternativen Ausgestaltung kann auch Anschlagen der Schmiedebacken, z.B. über eine Nockenmechanik, vorgesehen sein.
  • Der Hohlblock 104 kann mittels des Manipulators 102 gedreht und/oder axial verschoben werden.
  • Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch auf anderen Radialschmiedevorrichtungen durchgeführt werden kann.
  • In Fig. 1 ist der Dorn bzw. das Warmwerkzeug 1 in Form eines Dorns zur Herstellung eines nahtlosen Rohres schematisch dargestellt. Die Form kann je nach Anforderungen abweichen und insbesondere zylindrisch oder leicht konisch sein. Das Werkzeug 1 weist einen Werkzeug-Grundkörper 2 auf, der einen Arbeitsbereich 3 hat, der sich über eine gewisse Länge in Richtung einer Achse a erstreckt. Im Arbeitsbereich 3 ist das Werkzeug 1 mit einer Beschichtung 4 versehen, die das Werkzeug 1 vor thermischer bzw. mechanischer Belastung schützt.
  • Der gesamte in Fig. 1 gezeigte Werkzeug-Grundkörper 2 stellt im Sinne der vorliegenden Erfindung eine auswechselbare Dornspitze dar, die zum Beispiel lösbar auf einen Dornkörper, z.B. in Form eines Schafts 105 (siehe Fig. 7) des Radialschmiededorns 1 aufgesetzt werden kann. Andere Ausgestaltungen bzw. Aufteilungen einer auswechselbaren Dornspitze 2 und eines Dornkörpers 105 sind je nach Anforderungen möglich.
  • Der genaue Aufbau des Werkzeugs als Einzelheit im Bereich "Z" gemäß Fig. 1, d. h. als Ausschnitt des Werkzeug-Grundkörpers 2 ist in den Figuren 2 und 3 dargestellt. Wie zu sehen ist, weist die radial außenliegende Oberfläche des Werkzeug-Grundkörpers 2 eine Oberflächen-Profilierung 5 auf, die aus einer Anzahl von radial vorstehenden Erhebungen 6 besteht, die zwischen sich somit ergebenden Vertiefungen 7 angeordnet sind. Die Erhebungen 6 erstrecken sich in Achsrichtung a um einen Betrag B, der bevorzugt im Bereich von ca. 250 µm bis 4.000 µm liegt. Die Höhe D der Erhebungen 6 gegenüber den Vertiefungen 7 liegt in einem Bereich von ca. 500 µm bis 5.000 µm. Der Abstand A zwischen zwei Erhebungen 7 liegt bevorzugt in einem Bereich von ca. 200 µm bis 2.000 µm.
  • Die Profilierung 5 ist dabei so auf die Oberfläche des Grundkörpers 2 aufgebracht, dass dieser zunächst glatt bearbeitet ist und anschließend durch mechanische Bearbeitung die im Radialschnitt stegförmigen bzw. rechteckförmigen Ausnehmungen 7 eingearbeitet, insbesondere eingedreht, werden.
  • Nach dieser Vorbearbeitung wird die Oberfläche des Werkzeug-Grundkörpers 2 mit einer Beschichtung 4 versehen, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Die Gesamtschichtdicke C der Beschichtung 4 füllt dabei die Vertiefungen 7 aus und übersteigt die Höhe der Erhebungen 6.
  • In Achsrichtung a gesehen, ergibt sich somit für das Material der Beschichtung 4 infolge der Oberflächen-Profilierung 5 ein Hinterschnitt, so dass die Beschichtung 4 bei Benutzung des Werkzeugs 1 sehr fest auf dem Grundkörper 2 haftet.
  • In Fig. 4 ist eine bevorzugte Ausführung bzw. Lösung zu sehen. Die Vorbearbeitung des Werkzeug-Grundkörpers 2 ist analog zur Lösung gemäß Fig. 2 und Fig.3 vorgenommen, d. h. es wurde zunächst die Oberflächen-Profilierung 5 in den glatt bearbeiteten Werkzeug-Grundkörper 2 eingebracht. Der Verlauf der Profilierung entspricht derjenigen gemäß Fig. 2.
  • Dann wurde allerdings vor dem Aufbringen der Beschichtung 4 zunächst durch Einsatz eines thermo-chemischen Behandlungsverfahrens ein Teil des Materials des Grundkörpers 2 in eine Schutzschicht umgewandelt. Das umgewandelte Material 8 verläuft äquidistant zur Profilierung 5 und ist mit gestrichelten Linien angedeutet. Dabei verringert sich entsprechend die Breite der Erhebungen (Stege) 6 und die Tiefe der im Querschnitt wiederum rechteckigen Lücken, wie es Fig. 4 zeigt.
  • Auf die so umgewandelte Materialschicht 8, d. h. auf die durch Umwandlung des Trägermaterials erzeugte primäre bzw. innere Schutzschicht wird während der Umwandlung oder anschließend die Beschichtung 4 als zweite, äußere Schicht aufgebracht, wie es Fig. 4 für das fertige Werkzeug zeigt. Dies erfolgt wiederum durch ein thermo-chemisches Verfahren oder beispielsweise durch Flammspritzen oder Plasmaspritzen.
  • Gemäß der in Fig. 4 dargestellten Lösung wird also zwischen dem Trägermaterial (Grundkörper) 2 und der Schicht 4 eine Struktur vor oder während des Aufbringens bzw. des Erzeugens der Schicht 4 auf dem Trägermaterial 2 geschaffen, die sich im umgewandelten Material 8 manifestiert.
  • Den Darstellungen in den Figuren 5 und 6 lassen sich Beispiele konkreter Beschichtungen entnehmen. Die durch Umwandlung der Stege (Erhebungen) 6 und Auffüllung von Lücken (Vertiefungen) 7 erzeugte innere, porigere Schicht 8 und die darauf aufgebrachte zweite äußere Schicht 4 sind gut zu erkennen. Die innere Schicht 8 (umgewandeltes Material) besteht vorliegend aus Eisenoxiden und wächst von der Oberfläche des Grundkörpers bzw. der Profilierung aus. Die Lücken zwischen den Stegen (Erhebungen) werden durch die äußere Beschichtung 4 (auf)gefüllt.
  • Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 bzw. Fig. 6 wurde das Trägermaterial (Werkzeug-Grundkörper) mit Eisenoxiden beschichtet bzw. Material des Grundkörpers in Eisenoxid umgewandelt. Das Trägermaterial ist vorliegend Stahl. Die maximale Dicke der Beschichtung auf dem Grundkörper beträgt in diesem Beispiel ca. 1.000 µm.
  • Der strukturierte Übergang zwischen dem Trägermaterial und der Beschichtung kann je nach Anwendung optimiert gestaltet werden, so dass eine komplette Abschälung der Schicht während des Einsatzes verhindert werden kann. Hierdurch kann insbesondere die Standzeit des Werkzeugs 1 wesentlich erhöht werden.
  • Die Oberflächen der beschichteten Werkzeuge können vor oder während des Einsatzes durch mechanische Bearbeitungen, z. B. Schleifen und Polieren (vor dem Einsatz) oder Walzen (während des Einsatzes), geglättet werden.
  • Die Glättung der Oberfläche reduziert die Reibung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück (Walzgut).
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Warmwerkzeug bzw. Radialschmiededorn
    2
    Werkzeug-Grundkörper
    3
    Arbeitsbereich
    4
    Beschichtung
    5
    Oberflächen-Profilierung
    6
    Erhebung
    7
    Vertiefung
    8
    umgewandeltes Material
    101
    Radialschmiedevorrichtung
    102
    Manipulator
    103
    Schmiedebacken
    104
    Block
    104a
    Ausnehmung in Block
    105
    Schaft
    a
    Achsrichtung
    B
    Länge
    D
    Höhe
    A
    Abstand
    C
    Gesamtschichtdicke

Claims (8)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Rohres, umfassend die Schritte:
    a. Zuführen eines Hohlblocks (104) mit einer zentralen Ausnehmung (104a) zu einer Radialschmiedevorrichtung, und
    b. Schmieden eines Hohlblocks (104) zu einem Rohr unter Verringerung eines Außendurchmessers und einer Wandstärke des Hohlblocks (104)m gekennzeichnet durch den Schritt:
    a1. Herstellen des Hohlblocks (104) mit der zentralen Ausnehmung (104a) vor Schritt a durch ein Urformverfahren.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt a1 ein Elektro-Schlacke-Umschmelzverfahren umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt a1 ein Schleudergießverfahren umfasst.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Schritt
    a2. Mechanische Bearbeitung des Hohlblocks (104) nach Schritt a1 und vor Schritt b; insbesondere umfassend das Beseitigen einer Gusshaut.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Schritt
    a3. Erwärmen des Hohlblocks (104) nach Schritt a1 und vor Schritt b.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Schritt a1 und Schritt b keine Zwischenerwärmung des Hohlblocks (104) vorgenommen wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Schritt
    a4. Entzundern des urgeformten Hohlblocks (104) vor Schritt b, insbesondere durch ein Hochdruckverfahren.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Schritt
    a5. Schmieren zumindest eines Bereichs der Ausnehmung des Hohlblocks (104) vor Schritt b, insbesondere mittels eines Schmiermittels auf Basis von Glas und / oder Phosphat und / oder Graphit,.
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