EP2623616A1 - Expansion controlled autofrettage - Google Patents

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EP2623616A1
EP2623616A1 EP12153851.6A EP12153851A EP2623616A1 EP 2623616 A1 EP2623616 A1 EP 2623616A1 EP 12153851 A EP12153851 A EP 12153851A EP 2623616 A1 EP2623616 A1 EP 2623616A1
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EP
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pressure
autofrettage
metal
treatment
diameter
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EP12153851.6A
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Uwe Fiedler
Walter Hersel
Stephan Rath
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TI Automotive Heidelberg GmbH
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TI Automotive Heidelberg GmbH
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C21D7/10Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the whole cross-section, e.g. of concrete reinforcing bars
    • C21D7/12Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the whole cross-section, e.g. of concrete reinforcing bars by expanding tubular bodies

Abstract

The method involves applying high pressure of 700 bar at interior (2) of a metal pipe (1). A plastic deformation of metal or of metal wall is occurred from the inner surface (3) of the metal pipe. The pressure is increased gradually during the plasticization treatment. The outer diameter of metal pipe is measured during plasticization treatment. The pressure increasing process is terminated while reaching critical outside diameter of metal pipe, and then pressure is reduced again.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Autofrettage-Verfahren zur Festigkeitssteigerung von Metallrohren, wobei der Innenraum eines Metallrohres mit einem hohen Druck bzw. Innendruck von mindestens 700 bar beaufschlagt wird.The invention relates to an autofrettage method for increasing the strength of metal pipes, wherein the interior of a metal pipe with a high pressure or internal pressure of at least 700 bar is applied.
  • Derartige Verfahren sind aus der Praxis in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Dabei wird ein Metallrohr mit einem hohen Druck, der oberhalb des späteren Betriebsdrucks liegt, beaufschlagt. Die bei Autofrettage-Verfahren eingesetzten Drücke liegen üblicherweise im Bereich von mehreren tausend bar. Aufgrund der Einwirkung eines solchen hohen Druckes wird das Metall der inneren Wandbereiche des Metallrohres plastifiziert. Daraus resultieren innere Spannungen in der Rohrwandung, die den später im Betrieb einwirkenden Kräften aufgrund innerer Drücke entgegenwirken. Bei der Autofrettage-Behandlung wird der Druck in der Regel mit Hilfe einer Flüssigkeit bzw. mit Hilfe einer Flüssigkeit niedriger Kompressibilität, wie beispielsweise mit Hydraulik-Ölen oder ionischen Flüssigkeiten, aufgebracht. Dazu wird ein Metallrohr an beiden Enden verschlossen und mit der Flüssigkeit befüllt. Anschließend erfolgt der Druckaufbau durch Pumpen bis zum jeweiligen Enddruck. Mit steigendem Druck bildet sich, von der Innenoberfläche des Rohres ausgehend, die Plastifizierung aus. Bislang wird zur Kontrolle der Autofrettage-Behandlung der sich aufbauende bzw. der sich erhöhende Druck gemessen. Die bisher verwendeten Autofrettage-Verfahren weisen zunächst den Nachteil auf, dass das Ausmaß des Autofrettierens bzw. der Grad der Plastifizierung des Rohres nicht hinreichend präzise und funktionssicher kontrolliert werden kann. Dadurch resultieren nicht selten fehlerhafte Rohre bzw. Rohre mit nicht zufriedenstellenden Materialeigenschaften. Weiterhin haftet vielen bekannten Autofrettage-Verfahren der Nachteil an, dass - nicht zuletzt wegen der unzureichenden Präzision bei der Kontrolle des Prozesses - verhältnismäßig viele Rohre beschädigt werden und somit der Ausschuss relativ hoch ist oder Rohre unzureichend vorgespannt sind und damit die Betriebsfestigkeit über die Lebensdauer gefährdet ist.Such methods are known in practice in different embodiments. In this case, a metal pipe with a high pressure, which is above the later operating pressure, applied. The pressures used in autofrettage methods are usually in the range of several thousand bar. Due to the action of such a high pressure, the metal of the inner wall portions of the metal pipe is plasticized. This results in internal stresses in the pipe wall, which counteract the forces acting later during operation due to internal pressures. In Autofrettage treatment, the pressure is usually applied by means of a liquid or by means of a liquid of low compressibility, such as with hydraulic oils or ionic liquids. For this purpose, a metal tube is closed at both ends and filled with the liquid. Subsequently, the pressure is built up by pumping to the respective final pressure. With increasing pressure, the plasticization forms starting from the inner surface of the tube. So far, to control the autofrettage treatment, the building up or the increasing pressure is measured. The previously used autofrettage methods initially have the disadvantage that the extent of the autofretting or the degree of plasticization of the tube can not be controlled with sufficient precision and functionally reliable. This often results in faulty pipes or pipes with unsatisfactory material properties. Furthermore, many known autofrettage methods have the disadvantage that - not least because of the insufficient precision in the control of the process - relatively many Pipes are damaged and thus the rejects are relatively high or pipes are insufficiently biased and thus the durability is endangered over the life.
  • Dementsprechend liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, ein Autofrettage-Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem die vorstehend geschilderten Nachteile vermieden werden können.Accordingly, the technical problem underlying the invention is to specify an autofrettage method of the type mentioned at the outset, with which the above-described disadvantages can be avoided.
  • Zur Lösung dieses technischen Problems lehrt die Erfindung ein Autofrettage-Verfahren zur Festigkeitssteigerung von Metallrohren, wobei der Innenraum eines Metallrohres mit einem hohen Druck bzw. Innendruck von mindestens 700 bar - vorzugsweise von mindestens 3.000 bar - beaufschlagt wird, so dass ausgehend von der Innenoberfläche des Metallrohres eine Plastifizierung des Metalls bzw. der Metallwandung stattfindet,
    wobei der Druck bzw. Innendruck während der Autofrettage-Behandlung erhöht wird, wobei weiterhin der während der Behandlung zunehmende Außendurchmesser da des Rohres gemessen wird und wobei der Druck anschließend wieder verringert wird. - Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Druckerhöhung bei Erreichen eines kritischen Außendurchmessers dak des Rohres beendet wird und der Druck danach wieder verringert wird.
    To solve this technical problem, the invention teaches an autofrettage method for increasing the strength of metal pipes, wherein the interior of a metal tube with a high pressure or internal pressure of at least 700 bar - preferably at least 3,000 bar - is applied, so that starting from the inner surface of the Metal tube takes place a plasticization of the metal or the metal wall,
    wherein the pressure or internal pressure is increased during the Autofrettage treatment, wherein further during the treatment increasing outer diameter d a of the tube is measured and wherein the pressure is subsequently reduced again. - It is within the scope of the invention that the pressure increase is terminated upon reaching a critical outer diameter d ak of the tube and the pressure is then reduced again.
  • Bei den Metallrohren handelt es sich insbesondere um Stahlrohre. Diese Stahlrohre können mit einer Beschichtung bzw. können mit Beschichtungen versehen sein. - Bei der erfindungsgemäßen Autofrettage-Behandlung wird der Druck zweckmäßigerweise von 0 bis auf den Enddruck gesteigert, der dem kritischen Außendurchmesser dak entspricht. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass nach Erreichen des Enddruckes dieser Enddruck kurzzeitig konstant gehalten wird, beispielsweise mehrere zehn Sekunden lang.The metal pipes are in particular steel pipes. These steel tubes can be provided with a coating or with coatings. In the autofrettage treatment according to the invention, the pressure is expediently increased from 0 to the final pressure which corresponds to the critical outer diameter d ak . It is within the scope of the invention that after reaching the final pressure of this final pressure is kept constant for a short time, for example, several tens of seconds.
  • Bei dem kritischen Außendurchmesser dak handelt es sich um einen Erfahrungswert, der durch entsprechende Vorversuche festgelegt wird. Der kritische Außendurchmesser dak hängt ab von dem Material der Rohrwandung, von der Dicke der Rohrwandung und auch vom ursprünglichen Außendurchmesser des Rohres. Zweckmäßigerweise wird in Vorversuchen für ein bestimmtes Metallrohr der kritische Außendurchmesser dak bestimmt, bei dem die gewünschte Plastifizierung des Metallrohres erreicht wird und bei dem insbesondere noch keine Beschädigung des Metallrohres, beispielsweise durch Bersten bzw. Platzen auftritt.The critical outer diameter d ak is an empirical value determined by appropriate preliminary tests. The critical outer diameter d ak depends on the material of the pipe wall, on the thickness of the pipe wall and also on the original outer diameter of the pipe. Appropriately, the critical outer diameter d ak is determined in preliminary tests for a particular metal tube, in which the desired plasticization of the metal tube is achieved and in particular no damage to the metal pipe, for example, by bursting or bursting occurs.
  • Erfindungsgemäß wird der Außendurchmesser da des Rohres bzw. werden die Änderungen des Außendurchmessers da gemessen bzw. bestimmt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Messung des Außendurchmessers da kontinuierlich. Empfohlenermaßen wird der Außendurchmesser da mittels eines laser-interferometrischen Verfahrens gemessen. Grundsätzlich kommen für die Messung des Außendurchmessers da der Metallrohre alle Messverfahren infrage, die eine Messung von Änderungen des Außendurchmessers da im Bereich von 0 bis zu 50 µm erlauben. Vorzugsweise wird der Außendurchmesser da mit einer berührungsfreien Meßmethode bestimmt. Prinzipiell können aber auch nicht-berührungsfreie Meßmethoden eingesetzt werden.According to the invention, the outer diameter d a of the tube or the changes in the outer diameter d a are measured or determined. According to a preferred embodiment, the measurement of the outer diameter d a takes place continuously. It is recommended that the outer diameter d a be measured by a laser interferometric method. In principle, all measuring methods which allow a measurement of changes in the outer diameter d a in the range from 0 to 50 μm are suitable for the measurement of the outer diameter d a of the metal tubes. Preferably, the outer diameter d a is determined by a non-contact measuring method. In principle, non-contact measuring methods can also be used.
  • Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Außendurchmesser da des Rohres auch der aufgebrachte Druck bzw. Innendruck gemessen wird. Zweckmäßigerweise erfolgt eine kontinuierliche Messung des Druckes. Nach dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden also sowohl der aufgebaute Druck bzw. Änderungen des Druckes als auch der Außendurchmesser da bzw. Änderungen des Außendurchmessers da gemessen. - Die Abhängigkeit des Außendurchmessers da vom aufgebrachten Druck wird für ein bestimmtes Metallrohr bzw. für einen bestimmten Rohrtyp in Vorversuchen bestimmt. Dabei kann festgestellt werden, in welchem Toleranzbereich das Verhältnis Außendurchmesser da / Druck bei fehlerfreien Metallrohren liegen muss. Bei weiteren Messungen an Metallrohren dieses Typs können dann bei Abweichungen von dem Toleranzbereich Materialfehler in der Rohrwandung festgestellt werden. So können auf einfache und wenig aufwendige Weise fehlerhafte Rohre erkannt werden und dem Produktionsprozess entzogen werden. Diese Ausführungsform erlaubt somit eine effektive Qualitätskontrolle während der Autofrettage-Behandlung.A particularly preferred embodiment of the method according to the invention is characterized in that in addition to the outer diameter d a of the tube and the applied pressure or internal pressure is measured. Conveniently, a continuous measurement of the pressure takes place. According to this preferred embodiment of the invention, therefore, both the pressure built up or changes in pressure and the outer diameter d a or changes in the outer diameter d a measured. - The dependence of the outer diameter d a on the applied pressure is determined for a specific metal tube or for a specific pipe type in preliminary tests. It can be determined in which tolerance range the ratio outer diameter d a / pressure must lie with error-free metal tubes. For further measurements on metal pipes of this type, material deviations in the pipe wall can then be detected in the event of deviations from the tolerance range. In this way, faulty pipes can be detected in a simple and inexpensive way and be removed from the production process. This embodiment thus allows effective quality control during autofrettage treatment.
  • Eine weitere sehr bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein bereits zumindest einer ersten Autofrettage-Behandlung unterzogenes Metallrohr zumindest einer zweiten Autofrettage-Behandlung unterzogen wird und dass mittels der Messung des Außendurchmessers da des Rohres bei der zweiten Autofrettage-Behandlung das Ausmaß der ersten Autofrettage-Behandlung bzw. der Grad der Plastifizierung der Rohrwandung bei der ersten Autofrettage-Behandlung ermittelt bzw. kontrolliert wird. Bei der ersten Autofrettage-Behandlung kann es sich um eine erfindungsgemäße Autofrettage-Behandlung oder aber auch um eine Autofrettage-Behandlung nach dem Stand der Technik handeln. Mit Hilfe der zweiten Autofrettage-Behandlung kann erkannt werden, inwieweit das Metallrohr bereits einer Autofrettage-Behandlung unterzogen wurde und ob der Grad der Plastifizierung entsprechend bzw. wunschgemäß erfolgte. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann somit zur Kontrolle von Metallrohren, die bereits einem Autofrettage-Verfahren unterlagen, herangezogen werden. Die Ausführungsform wird weiter unten noch näher erläutert. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass der Druck bzw. Innendruck in dem Metallrohr mittels einer Flüssigkeit aufgebaut wird. Zweckmäßigerweise handelt es sich dabei um eine Flüssigkeit niedriger Kompressibilität, vorzugsweise um eine hydraulische Flüssigkeit, beispielsweise um ein Hydraulik-Öl. Empfohlenermaßen wird das Metallrohr an beiden Enden verschlossen und der Aufbau des Innendrucks erfolgt mit Hilfe zumindest einer Pumpe.A further very preferred embodiment of the method according to the invention is characterized in that a metal tube already subjected to at least a first autofrettage treatment is subjected to at least a second autofrettage treatment and by measuring the outer diameter d a of the tube during the second autofrettage treatment the first autofrettage treatment or the degree of plastification of the tube wall in the first autofrettage treatment is determined or controlled. The first autofrettage treatment can be an autofrettage treatment according to the invention or else an autofrettage treatment according to the prior art. With the aid of the second autofrettage treatment, it can be recognized to what extent the metal tube has already undergone an autofrettage treatment and whether the degree of plasticization has taken place as desired or desired. This embodiment of the method according to the invention can thus be used to control metal pipes which have already undergone an autofrettage process. The embodiment will be explained in more detail below. It is within the scope of the invention that the pressure or internal pressure is built up in the metal tube by means of a liquid. Expediently, this is a liquid of low compressibility, preferably a hydraulic fluid, for example a hydraulic oil. Empfohlenermaßen the metal tube is closed at both ends and the build-up of the internal pressure by means of at least one pump.
  • Zweckmäßigerweise erfolgt die Beaufschlagung der Innenoberfläche des Rohres mit einem Druck bzw. Innendruck von 700 bis 15.000 bar, vorzugsweise von 2.500 bis 9.000 bar und besonders bevorzugt von 2.800 bis 8.500 bar. Eine empfohlene Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der aufgebrachte Druck bzw. Innendruck im Bereich zwischen 5.000 und 8.500 bar liegt. - Vorzugsweise erfolgt die Druckerhöhung bzw. der Druckaufbau über einen Zeitraum von 2 bis 25 s, vorzugsweise 2 bis 20 s und bevorzugt 2 bis 10 s. Nach Erreichen des Enddruckes wird dieser zweckmäßigerweise kurzzeitig konstant gehalten, insbesondere 3 bis 40 s konstant gehalten.Appropriately, the admission of the inner surface of the tube with a pressure or internal pressure of 700 to 15,000 bar, preferably from 2,500 to 9,000 bar and more preferably from 2,800 to 8,500 bar. A recommended embodiment is characterized in that the applied pressure or internal pressure is in the range between 5,000 and 8,500 bar. - Preferably, the pressure increase or the pressure build-up over a period of 2 to 25 s, preferably 2 to 20 s and preferably 2 to 10 s. After reaching the final pressure, this is expediently kept constant for a short time, in particular kept constant for 3 to 40 s.
  • Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Druck bzw. Innendruck mit der Maßgabe gesteigert wird, dass eine Plastifizierung der inneren Wandungsbereiche des Rohres entsprechend einem Plastifizierungsradius rp erreicht wird, wobei dieser Plastifizierungsradius rp 50 bis 92 %, vorzugsweise 70 bis 92 % und bevorzugt 75 bis 92 % des Außenradius ra des Rohres beträgt. Die Radien werden dabei von der Mitte bzw. von der Längsmittelachse des Rohres aus gemessen. Wie bereits dargelegt, beginnt die Plastifizierung an der Innenoberfläche des Metallrohres und pflanzt sich bei weiterer Druckerhöhung nach außen hin fort. Der Plastifizierungsradius rp gibt das Ausmaß der Plastifizierung in radialer Richtung des Rohres an. - Die Plastifizierung des Metalls beginnt im Übrigen bei einem Innendruck p1 von: p 1 = σ F 3 ( 1 - r i / r a 2
    Figure imgb0001

    Bei einem Druck p2 von p 2 = 2 σ F 3 ln r a / r i
    Figure imgb0002

    wäre theoretisch die gesamte Rohrwandung (100 %) plastifiziert. σF steht im Übrigen für die Spannung, bei der die elastischen Eigenschaften des Materials in Fließeigenschaften übergehen. ri ist der Innenradius des Metallrohres und ra ist der Außenradius des Metallrohres.
    A particularly preferred embodiment of the invention is characterized in that the pressure or internal pressure is increased with the proviso that a plastification of the inner wall portions of the tube is achieved according to a Plastifizierungsradius r p , said Plastifizierungsradius r p 50 to 92%, preferably 70 is up to 92% and preferably 75 to 92% of the outer radius r a of the tube. The radii are measured from the center or from the longitudinal central axis of the tube. As already stated, the plasticization begins on the inner surface of the metal tube and propagates on further pressure increase to the outside. The plastication radius r p indicates the extent of plasticization in the radial direction of the tube. - The plasticization of the metal begins by the way at an internal pressure p 1 of: p 1 = σ F 3 ( 1 - r i / r a 2
    Figure imgb0001

    At a pressure p 2 of p 2 = 2 σ F 3 ln r a / r i
    Figure imgb0002

    theoretically, the entire pipe wall (100%) would be plasticized. Incidentally, σ F stands for the stress at which the elastic properties of the material change into flow properties. r i is the inner radius of the metal tube and r a is the outer radius of the metal tube.
  • Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass gerade und/oder gebogene Metallrohre oder Metallrohre mit zumindest einem gebogenen Rohrabschnitt mit dem erfindungsgemäßen Autofrettage-Verfahren behandelt werden. Insbesondere bei gebogenen Rohren oder bei gebogenen Rohrabschnitten hat sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders bewährt.It is within the scope of the invention that straight and / or bent metal pipes or metal pipes are treated with at least one bent pipe section with the autofrettage method according to the invention. Especially in bent pipes or bent pipe sections, the inventive method has proven particularly useful.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass mit dem erfindungsgemäßen Autofrettage-Verfahren eine besonders präzise und funktionssichere Kontrolle des Plastifizierungsgrades möglich ist. Dabei zeichnet sich das Verfahren durch Einfachheit und geringen Aufwand aus. Bei gleichzeitiger Messung von Außendurchmesser und Druck können im Übrigen auf sehr einfache Weise Materialfehler bzw. fehlerhafte Rohre erkannt werden und dem Produktionsprozess entzogen werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist auch problemlos eine Kontrolle bereits autofrettierter Rohre möglich. Hervorzuheben ist weiterhin, dass die erfindungsgemäßen Maßnahmen mit relativ geringen Kosten realisiert werden können. Im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Autofrettage-Verfahren werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren deutlich weniger Rohre beschädigt und das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich somit durch einen vorteilhaft geringen Ausschuss aus.The invention is based on the finding that a particularly precise and functionally reliable control of the degree of plasticization is possible with the autofrettage method according to the invention. The process is characterized by simplicity and low effort. Incidentally, with simultaneous measurement of outside diameter and pressure, material defects or defective tubes can be detected in a very simple way and be removed from the production process. The method according to the invention also makes it possible to easily control already autofretted pipes. It should also be emphasized that the measures according to the invention with relatively low Cost can be realized. Compared to known from the prior art autofrettage method significantly less pipes are damaged in the inventive method and the inventive method is thus characterized by an advantageously low committee.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
  • Fig. 1
    einen Schnitt durch ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandeltes Metallrohr mit zwei unterschiedlichen Plastifizierungsgraden und
    Fig. 2.
    die Änderung des Druckes und die Änderung des Außendurchmessers da eines Metallrohres während der erfindungsgemäßen Autofrettage-Behandlung.
    The invention will be explained in more detail with reference to a drawing showing only one exemplary embodiment. In a schematic representation:
    Fig. 1
    a section through a treated with the process according to the invention metal tube with two different degrees of plasticization and
    Fig. 2.
    the change in pressure and the change in the outer diameter d a of a metal tube during the autofrettage treatment according to the invention.
  • Die Erfindung betrifft ein Autofrettage-Verfahren zur Steigerung der Festigkeit von Metallrohren 1. Der Innenraum 2 des Metallrohres 1 wird mit einem hohen Innendruck p beaufschlagt und dieser Druck bzw. Innendruck p wird während der Autofrettage-Behandlung erhöht. Im Ausführungsbeispiel wird der Innendruck p von 0 bis etwa 5.500 bar erhöht (s. Fig. 2). Aufgrund dieser Druckerhöhung findet ausgehend von der Innenoberfläche 3 des Metallrohres 1 eine Plastifizierung des Metalls bzw. der Metallwandung statt. Die plastifizierten Innenbereiche der Rohrwandung des Metallrohres 1 sind in den Fig. 1a und 1 b durch eine Kreuzschraffur gekennzeichnet.The invention relates to an autofrettage method for increasing the strength of metal pipes 1. The interior 2 of the metal pipe 1 is subjected to a high internal pressure p and this pressure or internal pressure p is increased during the autofrettage treatment. In the exemplary embodiment, the internal pressure p is increased from 0 to about 5,500 bar (s. Fig. 2 ). Due to this pressure increase takes place starting from the inner surface 3 of the metal tube 1, a plasticization of the metal or the metal wall instead. The plasticized inner regions of the tube wall of the metal tube 1 are in the Fig. 1a and 1b characterized by a cross-hatching.
  • Erfindungsgemäß wird während der Autofrettage-Behandlung der zunehmende Außendurchmesser da des Metallrohres 1 gemessen (Fig. 2). Erfindungsgemäß wird weiterhin die Druckerhöhung nach Erreichen eines kritischen Außendurchmessers dak beendet (Fig. 1b) und der Druck wird danach wieder verringert (Fig. 2). Die Figuren 1a und 1b zeigen ein mit dem erfindungsgemäßen Autofrettage-Verfahren behandeltes Metallrohr 1 mit zwei unterschiedlichen Plastifizierungsgraden. In dem Zustand des Metallrohres 1 gemäß Fig. 1b ist nach Druckerhöhung der kritische Außendurchmesser dak erreicht worden sowie der gewünschte maximale Plastifizierungsgrad. Der Plastifizierungsgrad kann durch den Plastifizierungsradius rp angegeben werden. Im Zustand des Metallrohres 1 gemäß Fig. 1b mag der Plastifizierungsradius rp 90 % des Außenradius ra des Metallrohres 1 betragen. ri steht im Übrigen für den Innenradius des Metallrohres 1. Alle Radien werden von der Mitte M des Metallrohres 1 aus gemessen.According to the invention, during the autofrettage treatment, the increasing outer diameter d a of the metal tube 1 is measured ( Fig. 2 ). According to the invention Furthermore, the pressure increase after reaching a critical outer diameter d ak is terminated ( Fig. 1b ) and the pressure is then reduced again ( Fig. 2 ). The FIGS. 1a and 1b show a treated with the novel autofrettage method metal tube 1 with two different degrees of plasticization. In the state of the metal pipe 1 according to Fig. 1b after pressure increase, the critical outer diameter d ak has been reached, as well as the desired maximum degree of plasticization. The degree of plasticization can be specified by the plastication radius r p . In the state of the metal pipe 1 according to Fig. 1b may the Plastifizierungsradius r p 90% of the outer radius r a of the metal tube 1 amount. Incidentally, r i stands for the inner radius of the metal pipe 1. All radii are measured from the center M of the metal pipe 1.
  • Fig. 2 zeigt den Druckaufbau bzw. den Verlauf des Druckes p und den Verlauf bzw. die Änderung des Außendurchmessers da während der erfindungsgemäßen Autofrettage-Behandlung. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 wird eine erste Autofrettage-Behandlung sowie gleichsam zur Kontrolle eine zweite Autofrettage-Behandlung durchgeführt. Der Fig. 2 ist entnehmbar, dass sich bei Druckbeaufschlagung eines Metallrohres 1 die Änderungen im Außendurchmesser da in einen elastischen Anteil E und einen plastischen Anteil P aufteilen lassen. Im Hinblick darauf kann mit einer zweiten Autofrettage-Behandlung (rechte Seite von Fig. 2) kontrolliert werden, inwieweit das Metallrohr 1 bereits einer Autofrettage-Behandlung unterzogen wurde und ob der Grad der Plastifizierung entsprechend bzw. wunschgemäß erfolgt ist. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann somit zu einer Kontrolle von Metallrohren 1 herangezogen werden, die bereits einer Autofrettage-Behandlung unterzogen wurde. Fig. 2 shows the pressure build-up or the course of the pressure p and the course or the change of the outer diameter d a during the autofrettage treatment according to the invention. In the embodiment according to Fig. 2 A first autofrettage treatment is performed as well as a second autofrettage treatment as a check-up. The Fig. 2 can be taken that when pressure is applied to a metal tube 1, the changes in the outer diameter d a can be divided into an elastic portion E and a plastic portion P. In view of this, with a second autofrettage treatment (right side of Fig. 2 ), to what extent the metal tube 1 has already been subjected to an autofrettage treatment and whether the degree of plasticization has been carried out according to or as desired. This embodiment of the method according to the invention can thus be used to control metal tubes 1 which have already undergone an autofrettage treatment.

Claims (9)

  1. Autofrettage-Verfahren zur Festigkeitssteigerung von Metallrohren (1), wobei der Innenraum (2) eines Metallrohres (1) mit einem hohen Druck bzw. Innendruck p von mindestens 700 bar beaufschlagt wird, so dass ausgehend von der Innenoberfläche (3) des Metallrohres (1) eine Plastifizierung des Metalls bzw. der Metallwandung stattfindet,
    wobei der Druck bzw. Innendruck p während der Behandlung erhöht wird, wobei weiterhin der während der Behandlung zunehmende Außendurchmesser da des Rohres gemessen wird und wobei der Druck anschließend wieder verringert wird.
    Autofrettage method for increasing the strength of metal pipes (1), wherein the interior (2) of a metal tube (1) with a high pressure or internal pressure p of at least 700 bar is applied, so that starting from the inner surface (3) of the metal tube (1 ) takes place a plasticization of the metal or the metal wall,
    wherein the pressure or internal pressure p is increased during the treatment, wherein further during the treatment increasing outer diameter d a of the tube is measured and wherein the pressure is subsequently reduced again.
  2. Autofrettage-Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Druckerhöhung bei Erreichen eines kritischen Außendurchmessers dak beendet wird und der Druck danach wieder verringert wird.Autofrettage method according to claim 1, wherein the pressure increase is terminated upon reaching a critical outer diameter d ak and the pressure is then reduced again.
  3. Autofrettage-Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei neben dem Außendurchmesser da des Metallrohres (1) auch der aufgebrachte Druck bzw. Innendruck p gemessen wird.Autofrettage method according to one of claims 1 or 2, wherein in addition to the outer diameter d a of the metal tube (1) and the applied pressure or internal pressure p is measured.
  4. Autofrettage-Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein bereits zumindest einer ersten Autofrettage-Behandlung unterzogenes Metallrohr (1) zumindest einer zweiten Autofrettage-Behandlung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 unterzogen wird und wobei mittels der Messung des Außendurchmessers da des Metallrohres (1) bei der zweiten Autofrettage-Behandlung das Ausmaß der ersten Autofrettage-Behandlung bzw. der Grad der Plastifizierung der Rohrwandung bei der ersten Autofrettage-Behandlung ermittelt wird.Autofrettage method according to any one of claims 1 to 3, wherein an already at least a first autofrettage treatment subjected metal tube (1) at least a second autofrettage treatment according to one of claims 1 or 2 is subjected and wherein by means of the measurement of the outer diameter d a of Metal tube (1) in the second autofrettage treatment, the extent of the first autofrettage treatment or the degree of plastification of the tube wall in the first autofrettage treatment is determined.
  5. Autofrettage-Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Druck bzw. Innendruck p in dem Metallrohr (1) mittels einer Flüssigkeit aufgebaut wird.Autofrettage method according to one of claims 1 to 4, wherein the pressure or internal pressure p in the metal tube (1) is constructed by means of a liquid.
  6. Autofrettage-Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Beaufschlagung der Innenoberfläche (3) des Metallrohres (1) mit einem Druck bzw. Innendruck p von 700 bis 15.000 bar, vorzugsweise von 2.500 bis 9.000 bar und besonders bevorzugt von 2.800 bis 8.500 bar durchgeführt wird.Autofrettage method according to one of claims 1 to 5, wherein the application of the inner surface (3) of the metal tube (1) with a pressure or internal pressure p of 700 to 15,000 bar, preferably from 2,500 to 9,000 bar and particularly preferably from 2,800 to 8,500th bar is performed.
  7. Autofrettage-Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Druckerhöhung bzw. der Druckaufbau über einen Zeitraum von 2 bis 25 s, vorzugsweise 2 bis 20 s und bevorzugt 2 bis 10 s erfolgt.Autofrettage method according to one of claims 1 to 6, wherein the pressure increase or the pressure build-up over a period of 2 to 25 s, preferably 2 to 20 s and preferably 2 to 10 s.
  8. Autofrettage-Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Druck p mit der Maßgabe gesteigert wird, dass eine Plastifizierung der inneren Wandungsbereiche des Metallrohres (1) entsprechend einem Plastifizierungsradius rp erreicht wird, wobei dieser Plastifizierungsradius rp 50 bis 92 %, vorzugsweise 70 bis 92 % und bevorzugt 75 bis 92 % des Außenradius ra des Metallrohres (1) beträgt.Autofrettage method according to one of claims 1 to 7, wherein the pressure p is increased with the proviso that a plastification of the inner wall portions of the metal tube (1) is achieved according to a Plastifizierungsradius r p , said plastication radius r p 50 to 92%, preferably 70 to 92% and preferably 75 to 92% of the outer radius r a of the metal tube (1).
  9. Autofrettage-Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei gebogene Rohre oder Rohre mit zumindest einem gebogenen Rohrabschnitt behandelt werden.Autofrettage method according to one of claims 1 to 8, wherein curved tubes or tubes are treated with at least one bent pipe section.
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