NO173978B - Fremgangsmaate og anordning til forming av kasselignende rammedeler - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse ' vedrører en fremgangsmåte og anordning for fremstilling av kasseformede rammedeler som angitt i krav l's ingress.

Oppfinnelsen vedrører en modifikasjon av den fremgangsmåten for forming av kasselignende rammedeler som er omhandlet i europeisk patent nr. 1^ 5. 157.

Ved den fremgangsmåte som er beskrevet i detalj i det ovennevnte patent, blir en rammedel med kasselignende form om hovedsaklig motstående og plane sidedeler, laget av et rørformet emne ved forforming av dette i en forformesenke for å deformere sideveggene av emnet innad og derved gi sideveggene innad konkav buet form over visse deler i områder som svarer til de områder som vil være de motstående plane sidevegger i den ferdige rammedel. Det deformerte emne anbringes da i en avsluttende delt senke med et hulrom svarende til den ønskede form på den ferdige rammedel, og etterat senken er lukket, blir emnet utvidet under påvirkning av et innvendig fluidumtrykk som overskrider flytegrensen for veggene i emnet og veggene utvider seg dermed slik at de fyller det indre av hulrommet i den avsluttende senke.

Forformetrinnet er nødvendig for å redusere emnet til en kompakt profil som tillater det å bli anbragt i en avsluttende delt senke med et senkehulrom som ikke er særlig større enn og fortrinnsvis ikke mer enn 5$ større i omkrets enn det opprinnelige emne, uten at delene av den avsluttende senke klyper fast emnet når senkedelene lukkes sammen. Hvis emnet utvides mere enn omtrent 5% i omkretsretningen, har emnet tilbøylighet til å bli svekket eller sprekke hvis det ikke treffes spesielle foranstaltninger.

Kravet til et eget forformetrinn gjør imidlertid fremgangsmåten mer komplisert og krever fremstilling og bruk av to tydelig adskilte sett med senker og transport av de forformede emner mellom forformesenken og den avsluttende senke.

Oppfinneren har nu funnet at årsaken til fastklypningen skyldes den friksjonsbremsing som utøves på emnet av overflaten i senkehulrommet. Denne friksjonsbremsing låser senkeoverflaten fast til tilstøtende deler av emnet idet senken lukkes, og hindrer emnet i å gli i tverretningen inn i hjørnepartier i senkehulrommet. Som et resultat av dette, vil tverrstående deler av emnet, sett i snitt, søke å bli drevet på tvers ut, slik at de danner en skarpvinklet del og blir klemt mellom sammenpassende overflater av senkeseksjonene når disse lukkes sammen. Videre har oppfinneren funnet at friksjonsbremsingen kan overvinnes ved å sette emnet under trykk med et innvendig fluidum, som ligger lavere enn flytegrensen for veggen av emnet, før seksjonene av senken lukkes. Når senkeseksjonene lukkes, vil det innvendige trykk, når emnet trykkes sammen innad i de deler som tilsvarer de plane motstående sideflater, tjene til å bøye emnets vegg jevnt inn i hjørnene av senkeseksjonen, som dermed kan ha en hulromsform svarende til det ønskede avsluttende tverrsnitt, idet emnets vegg dermed glir over senkens overflate, og dermed unngår man sammenkiypningspro-blemet som er omhandlet ovenfor.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte til fremstilling av en rammedel med kassetverrsnitt, hvorav minst en langstrakt del har ensartet jevnt sammenhengende tverrsnitt med minst to motstående og plane sideflater, omfattende tilveiebringelse av et rørformet emne med et sammenhengende glatt konvekst buet tverrsnitt, hvilket emne anbringes mellom senkeseksjoner der hver seksjon har et senkehulrom som i tverrsnitt har et hjørne og der hver senkeseksjon i lukket tilstand har en plan sammenpassende overflatedel i anlegg mot den tilpassende overflatedel på den tilstøtende senkeseksjon, idet senkehulrommets deler danner et senkehulrom som er opptil 5$ større i omkrets enn omkretsen av emnet med en jevnt sammenhengende kasseformet tverrsnittsprofil, svarende til kassetverrsnittet for den ønskede ferdige rammedel, hvilket emne utvides i omkretsretningen ved utøvelse av et innvendig hydraulisk trykk i emnet over flytegrensen for veggen, inntil alle utvendige flater av emnet har tilpasset seg senkehulrommet, hvoretter senkedelene tas fra hverandre og det utvidede emnet tas ut, kjennetegnet ved at det rørformede emnet som har det sammenhengende jevne konveksbuede tverrsnitt anbringes direkte mellom senkeseksjonene og at det før senkeseksjonene lukkes, utøves et innvendig hydraulisk trykk mot emnet i det minste tilstrekkelig til å overvinne friksjonskrefter som søker å drive emnets vegg ut på tvers mellom de mot hverandre vendte flater av senken., hvilket trykk er mindre enn flytegrensen for emnets vegg og ved at det nevnte trykk opprettholdes mens senkeseksjonene lukkes sammen for å deformere emnet innad i områder som hovedsaklig tilsvarer de motstående plane sideflater og for å drive emnet jevnt inn i hjørnene av kassetverrsnittet. Emnet bøyes fortrinnsvis før det anbringes mellom senkeseksj onene, idet senkehulrommet passer til emnets bøyde form. Omkretsen av senkehulrommet holdes omtrent 2 til omtrent 4#b større enn omkretsen av det rørformede emnet.

Foreliggende oppfinnelse vedrører også en anordning til utførelse av den fremgangsmåten som er angitt over, som er kjennetegnet ved at senken består av to senkeseksjoner. Hver senkeseksjon har fortrinnsvis et kanalformet hulrom. Bunnen i hver kanal er fortrinnsvis plan. Bunnen åv hver kanal er fortrinnsvis stort sett perpendikulær på kanalens sider. Senkehulrommet har fortrinnsvis et ensartet tverrsnitt over hele sin lengde.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet mer i detalj under henvisning til tegningene soa, bare som eksempel, viser en utførelsesform for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Fig. 1 viser, i perspektiv og noe skjematisk, en delt senke og et buet røremne for anvendelse ved den foreliggende fremgangsmåte,

fig. 2, 3 og 4 viser senken og emnet på fig. 1, sett fra én ende, og i på hverandre følgende trinn av prosessen for formingen av rammedelen og

fig. 5, som finnes på samme ark som fig. 1, viser, i perspektiv, det endelige produkt som er en rammedel.

Tegningenes fig. 1 viser en øvre og en nedre senkedel 11 og 13 og et buet, rørformet metallemne 15 som det er ønskelig å forme til et produkt 16 med tilnærmet rektangulært tverrsnitt som vist på fig. 4 og den omfatter forholdsvis lange øvre og nedre plane sider 17 og 19 og plane motstående sider 21 og 23, der sidene går over i hverandre ved jevnt avrundede hjørner som vist på fig. 4.

Det er i dette eksempel ønskelig å forme til en kasselignende rammedel 16 omtrent med S-form. De jvre og nedre senker er derfor forsynt med senkehulrom med kanaltverrsnitt av tilsvarende form, der hvert hulrom er ensartet over sin lengde og, sett ovenfra, omfatter parallellforskjøvede motstående endepartier 25 og 27, et mellomparti 29 som ligger skrått mellom delene 25 og 27, buede albuedeler 31 og 33 som forbindelser mellom endepartiet 25 og mellompartiet 29 og mellom den sistnevnte del 29 og det motstående endeparti 27.

Hulrommet som dannes når senkeseksjonene 11 og 13 bringes sammen, har ensartet tverrsnitt over hele sin lengde og tilsvarer den utvendige overflateprofil som er ønsket for det produkt som er vist på fig. 4. Som best vist på fig. 2, har derfor kanaldelenes hulrom i hver senkedel en tilnærmet plan bunn og sider som strekker seg perpendikulært på de sammenpassende overflatepartier av senkedelene, og i tverrsnitt består hulrommet av et forholdsvis langt, rettlinjet sidestykke 35, korte lineære tverrstykker 37 og avrundede hjørner 39 som danner en jevn overgang mellom stykkene 35 og 37.

Utgangsmaterialet som er et sylindrisk røremne (ikke vist) blir først bøyet til en form som tilnærmet svarer til den ønskede S-form rammedelen skal ha, uten endring av omkretsen av tverrsnittet for det rørformede emne. I det foreliggende tilfellet blir derfor det sylindriske emne først bøyet tilnærmet til S-form som vist på fig. 1, der emnet har sirkulært tverrsnitt over hele lengden.

Emnet av utgangsmaterialet velges slik at dets omkrets er den samme eller noe mindre enn omkretsen av senkehulrommet som fremkommer når delene 11 og 13 er ført sammen og dermed også omkretsen for den endelige rammedel 16.

Det er ønskelig at omkretsen av emnet 15 velges slik at omkretsen for rammedelen 16, slik den er vist på fig. 4, ikke på noe punkt er mer enn omtrent 5$ større enn omkretsen av emnet 15 av utgangsmaterialet. Med de lett tilgjengelige kvaliteter av stålrør, vil det, hvis emnet utvides i omkretsen med mer enn 5%, i det minste oppstå en tilbøylighet i materialveggen i emnet til å bli svekket eller til å sprekke. Selv om utvidelser av rørets omkrets på opp til 20$ kan utføres hvis metallet i røret er fullt utglødet, er det å foretrekke å utføre fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen uten å ta i bruk spesielle forbehandlinger " av materialet i emnet som f. eks. utglødning. For å gi emnet det ønskede tverrsnitt i den foretrukne utførelsesform, uten å innføre svake punkter eller sprekkdannelser i rørveggen, har rammedelen 16 ved alle tverrsnitt, en profil med en omkrets som er ensartet og som iiar en omkrets som er fra 2 ti" 4$ større enn emnet 15.

For å unngå struktursvakheter i produktet, er det ønskelig at man velger en formgivning for produktet som er slik at ved alle tverrsnitt er omrisset jevnt og sammenhengende og det innbefatter ikke skarpe vinkler eller avbrudd som kan være årsak til konsentrasjoner av påkjenninger og kan føre til struktursvakheter. Ved f. eks. det produkt 16 som vist på fig. 4, går sidene over i hverandre ved forsiktig avrundede hjørnepartier og hver av sidene 17, 19, 21 og 23 kan selv være svakt konveks buet.

Ved fremgangsmåten til tildannelse av produktet 16, bøyes det sylindriske emne først omtrent til den S-form den ønskede rammedel 16 skal ha, som forklart ovenfor, uten at emnet 15 forandrer sin omkrets i særlig grad ved noe tverrsnitt. Bøyeoperasjonen kan utføres med vanlig bøyeteknikk, f.eks. ved anvendelse av innvendige dorer og utvendige bøyeverktøy, d.v.s. dorbøyning, eller ved strekkbøyning der det ikke anvendes noen innvendig dor. Disse bøyeprosedyrer er almindelig kjent blandt fagfolk på området og behøver ikke beskrives i detalj her. Ved dorbøyning vil den minste bøyningsradius røret kan få, være omtrent to ganger diameteren av det sylindriske røremnet og den minste avstand mellom på hverandre følgende bøyde partier, er omtrent en rørdiameter. Ved dorbøyning oppstår det i almindelighet en reduksjon på omtrent 5$ av tverrsnittets flateinnhold. Der det anvendes strekkbøyning uten bruk av dor, vil den minste bøyeradius være omtrent tre ganger diameteren av emnet og den minste avstand mellom på hverandre følgende bøyninger, vil være tilnærmet halvparten av emnets diameter. Vanligvis oppstår det en reduksjon av tverrsnittets "flateinnhold på omtrent 15%.

Når det gjelder den del som er vist på tegningene, er det fordelaktig å benytte dorbøyning der det anvendes innvendig dor og utvendig bøyeverktøy.

Det bøyde emne 15 blir nu satt under innvendig trykk ved lukning av emnets ender og innføring av hydraulisk væske gjennom en av tetningene, slik at det oppstår et lavt innvendig fluidumtrykk i emnet. Trykket er valgt slik at det ligger under flytegrensen for veggen i emnet 15, d.v.s. under det trykk som får emnet til å begynne å svelle eller utvide seg radielt, men trykket skal, når senken er lukket, være tilstrekkelig til å overvinne friksjonsdraget som utøves av senkedelene.

Når senkedelene, f.eks. delene 11 og 13 lukkes sammen, blir emnet trykkdeformert, idet de øvre og nedre sider kommer i anlegg mot de plane sider av de deler av senkehulrommet som i tverrsnitt danner de .ettlinjede stykker 35. Sammentrykningen driver kortsidene av emnet ut på tvers til et punkt der et tverrparti av det deformerte emne kommer i anlegg mot en tverrside 37 i senkehulrommet. En kvadrant av det deformerte emne slik det ville være om det ikke hersket tilstrekkelig innvendig trykk, er vist med stiplede linjer på fig. 2 og det skal påpekes at de andre kvadranter av det deformerte emne blir symmetrisk i forhold til de vist deler. Som man vil se, vil den deformerte nedre side av emnet og emnets kortsider, ligge an mot endene av stykkene 35 og 37 ved de soner som er angitt ved 41 og 43 på fig. 2. På grunn av reaksjonen mellom senkedelene 11 og 13 og emnet 15, oppstår det en sterk friksjonskraft som utøves på emnets sidevegger, slik at sideveggene på en effektiv måte blir låst i anlegg med innsiden av senkehulrommet. Som et resultat kan sideveggen ikke gli på tvers over innsidene i senkehulrommet og dermed komme inn i de avrundede hjørner 39.

Ved sammentrykning av emnet når senkedelene lukker yt-terligere sammen, vil tverrsidedelen 45 av emnet mellom de partier som holdes av friksjonssonen ved sonene 43, bli bøyet utad og drevet forbi den omhylning som dannes av senkehul-rommene når senken er i lukket stilling. Hver senkedel 11 og 13 har ved hver side av sin senkehulromdel en plan tilpas-ningsflate 47 og disse flater bringes i anlegg mot hverandre langs et enkelt plan når senken er i lukket stilling som vist på fig. 3 og 4. Dermed vil, når senken lukkes, delene 45 bli drevet ut på tvers fra senkehulrommet og bli klemt mellom delene 47.

Ved den foreliggende fremgangsmåte blir emnet 15 satt under innvendig trykk, slik at når emnet trykkes sammen, vil det innvendige trykk som virker på veggen av emnet ved hjørnene 39 der emnet til å begynne med ikke er understøttet på utsiden, være tilstrekkelig til å drive veggen av emnet jevnt inn i hvert av hjørne.ne 39. Som et resultat av dette, vil veggen av emnet gli på tvers over den indre flate av senkehulrommet ved overvinnelse av den friksjonskraft som søker å motvirke slik tverrbevegelse, hvorved veggen av emnet holdes innenfor eller trekkes inn i den omhylning som fastlegges av senkehulrommet, og dermed er det ovenfor omhandlede klypeproblem unngått.

Det innvendige trykk som er nødvendig for å overvinne friksjonskraften og for å forme emnet slik at det blir drevet jevnt inn i hjørnene i hulrommet, kan lett bestemmes ved forsøk og eksperimenter for gitte dimensjoner og form-givninger for emnet og for sei.kehul rommet. I typiske tilfeller ville trykket være omtrent 21 kg pr. m<2>. For å unngå eller redusere risikoen for at sammentrykningen av emnet skal føre til en stigning i det innvendige trykk tilstrekkelig til å bringe veggen i materialet til å flyte, er det ønskelig å holde trykket i emnet under en på forhånd bestemt grense som ligger lavere enn flytegrensen for veggen i det rørformede emne. Dette kan lett gjøres ved å benytte en trykkavlastningsventi 1 i den ene av de ovennevnte ende-tetninger, idet ventilen stilles på å frigi væske når trykket stiger over en på forhånd bestemt grense.

Når, som i den foretrukne utførelsesform, omkretsen på senkehulrommet er noe større, fortrinnsvis opp til 5% større enn omkretsen på det rørformede emne 15, vil det være tilbake en klaring mellom emnet 15 og senkehulrommet, særlig i hjørnene 39, slik det vises på fig. 3. Videre har det vist seg at reaksjonen mellom emnet 15 og senkedelene 11 og 13 er slik at de sider av emnet som vender mot de plane sider av senkehulrommet. d.v.s. mot de lineære stykker 35 og/eller 37, som vist i snitt, har tilbøylighet til å bli buet eller skålformet innad, slik at de antar en svakt konkavt buet form som er vist overdrevet med stiplede linjer ved 49 på fig. 3.

Straks senken er lukket, kan det deformerte emne ekspanderes til endelig form ved å skape et innvendig trykk som er tilstrekkelig til å overskride ytegrensen for veggen i emnet.

De øvre og nedre senkedeler 11 og 13 holdes sammen ved tilstrekkelig kraft til å hindre enhver bevegelse under ekspansjonen av emnet til den endelige form. Ekspansjons-forløpet skaper det tverrsnitt som er vist med en meget høy nøyaktighetsgrad, ensartethet og reproduserbarhet.

Etter fullførelse av ekspansjonstrinnet, avlastes trykket, det hydrauliske fluidum pumpes ut av det indre av det deformerte rør og de øvre og nedre senkedeler 11 og 13 skilles fra hverandre, hvoretter det ferdige produkt kan tas ut fra senken.

Et hvilket som helst materiale med tilstrekkelig seighet til å bli behandlet ved den fremgangsmåte som er beskrevet ovenfor, kan anvendes. I den foretrukne utførelsesform der det endelige produkt har en stort sett ensartet omkrets som ikke er mer enn omtrent 5$ større enn den opprinnelige omkrets av emnet, kan materialer som stål anvendes uten noen forbehandling som for eksempel utglødning. I et typisk eksempel ble det benyttet et rør med en diameter på 9 cm, veggtykkelse på 2 mm og lengde på 1,50 m av SAE 1010 stål, og det ble formet og ekspandert til en gjenstand med den form som er vist på fig. 4, der graden av ekspansjon i omkretsretningen var omtrent 3$.

Forskjellige modifikasjoner kan gjøres ved den prosedyre som er beskrevet ovenfor. F.eks. kan et emne 10 av utgangsmaterialet med jevnt avrundet ikke-sirkulært tverrsnitt, f.eks. eliptisk tverrsnitt, anvendes.

Ved deformeringen av emnet som står under trykk ved lukning av senkedelene, har man en begrenset gnidningskontakt mellom flatene på emnet og i senken, men dette skaper meget liten slitasje av senkens overflater, slik at man oppnår en overordentlig god reproduserbarhet ved prosessen. Videre kan senken lages av forholdsvis bløte og billige materialer, uten at det er nødvendig med noen behandling for overflateherding. I den foretrukne utførelsesform har hvert senkehulrom i senkedelene 11 og 13 sine sideflater 37 stående med små slippvinkler. Dermed unngås enhver tilbøylighet til at det endelige produkt skal sitte fast i senkehulrommet, og det blir mulig på en enkel måte å ta det ferdige produkt ut av senken. I almindelighet behøver smøremidler ikke anvendes på overflatene av emnet eller overflatene av senkedelene 11 og 13.

Det kan vanligvis ved den fremgangsmåte som er beskrevet ovenfor, være mer hensiktsmessig å bøye emnet 15 i

overensstemmelse med den ønskede form for det endelige produkt før deformering og ekspansjon av det rørformede emnet, siden dette gjør det mulig å anvende bøyedorer og andre bøyeverktøy som har enkelt krummede flater for anlegg mot og bøyning av røremnet. Det skal imidlertid påpekes at der man har spesielle bøyeverktøy med flater som er beregnet på å passe til flatene på det deformerte og ekspanderte emne, kan bøyeoperasjonen utføres etterat emnet er deformert og ekspandert.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av en rammedel (16) med kassetverrsnitt hvorav minst en langstrakt del har ensartet jevnt sammenhengende tverrsnitt med minst to motstående og plane sideflater (17 og 19, 21 og 23) omfattende tilveiebringelse av et rørformet emne (15) med et sammenhengende glatt, konvekst, buet tverrsnitt, hvilket emne (15) anbringes mellom senkeseksj oner (11 og 13) der hver seksjon har et senkehulrom (35 og 37) som i tverrsnitt har et hjørne (39) og der hver senkeseksjon i lukket tilstand har en plan sammenpassende overflatedel (47) i anlegg mot den tilpassende overflatedel (47) på den tilstøtende senkeseksjon, idet senkehulrommets deler (35 og 37) danner et senkehulrom som er opptil 5$ større i omkrets enn omkretsen av emnet (15) med en jevnt sammenhengende kasseformet tverrsnittsprofil svarende til kassetverrsnittet for den ønskede ferdige rammedel (16), hvilket emne (15) utvides i omkretsretningen ved utøvelse av et innvendig hydraulisk trykk i emnet (15) over flytegrensen for veggen inntil alle utvendige flater av emnet (15) har tilpasset seg senkehulrommet, hvoretter senkedelene (11 og 13) tas fra hverandre og det utvidede emnet (15) tas ut, karakterisert ved at det rørformede emnet (15) som har det sammenhengende jevne konveksbuede tverrsnitt anbringes direkte mellom senkeseksjonene (11 og 13) og at det før senkeseksj onene (11 og 13) lukkes, utøves et innvendig hydraulisk trykk mot emnet (15) i det minste tilstrekkelig til å overvinne friksjonskrefter som søker å drive emnets (15) vegg ut på tvers mellom de mot hverandre vendte flater (47) av senken, hvilket trykk er mindre enn flytegrensen for emnets (15) vegg og ved at det nevnte trykk opprettholdes mens senkeseksjonene (11 og 13) lukkes sammen for å deformere emnet (15) innad i områder som hovedsaklig tilsvarer de motstående plane sideflater (17 og 19, 21 og.23 ) og for å drive emnet (15) jevnt inn i hjørnene (39) av kassetverrsnittet .

2 . Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at emnet (15) bøyes før det anbringes mellom senkeseksj onene (11 og 13), idet senkehulrommet passer til emnets bøyde form.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at omkretsen av senkehulrommet holdes omtrent 2 til omtrent 4$ større enn omkretsen av det rørformede emnet (15).

4. Anordning til utførelse av den fremgangsmåte som er angitt i kravene 1-3, karakterisert ved at senken består av to senkeseksjoner (11 og 13).

5 . Anordning som angitt i krav 4, karakterisert ved at hver senkeseksjon (11 og 13) har et kanalformet hulrom.

6. Anordning som angitt i krav 5, karakterisert ved at bunnen (35) i hver kanal er plan.

7. Anordning som angitt i krav 5 eller 6, karakterisert ved at bunnen (35) av hver kanal er stort sett perpendikulær på kanalens sider (37).

8. Anordning som angitt i ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at senkehulrommet har ensartet tverrsnitt over hele sin lengde.