PT1477248E

PT1477248E - Method of manufacturing a hollow body as semi-finished product for a crucible or casting roll

Info

Publication number: PT1477248E
Application number: PT04007496T
Authority: PT
Inventors: Fred Riechert; Hans-Guenter Dr Wobker
Original assignee: Km Europa Metal Ag
Priority date: 2003-05-14
Filing date: 2004-03-27
Publication date: 2006-12-29
Also published as: DE10321566A1; EP1477248B1; EP1477248A3; ES2268522T3; ATE337116T1; EP1477248A2; DE502004001238D1; DK1477248T3

Abstract

The blank producing process involves casting a cylindrical block (1c) and forging and piercing it while it is radially supported, leaving a bottom. It is then spread by a mandrel and finally deformed by a drawing die (11) and a mandrel (10), producing the hollow body (12). All deforming stages take place under heat. With the block spread out, a bond (14) can be created on the hollow body.

Description

DESCRIÇÃO "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE UM CORPO OCO ENQUANTO PRODUTO SEMI-ACABADO PARA UM CADINHO OU UM CILINDRO DE FUNDIÇÃO" A invenção refere-se a um processo para a produção de um corpo oco cilíndrico a partir de cobre ou de uma liga de cobre, enquanto produto semi-acabado para um cadinho ou um cilindro de fundição, de acordo com as características do conceito genérico da reivindicação 1.METHOD FOR PRODUCING AN OCO BODY AS A SEMI-FINISHED PRODUCT FOR A DUCK OR A FUNDING CYLINDER " The invention relates to a process for the production of a cylindrical hollow body from copper or a copper alloy as a semi-finished product for a crucible or casting cylinder, according to the characteristics of the generic concept of claim 1.

Um processo usual para a produção de um corpo oco cilíndrico enquanto produto semi-acabado para um cadinho ou um cilindro de fundição é constituído pelos passos de fundição -perfuração - forjamento. Um bloco produzido por fundição contínua é inicialmente recalcado segundo a direcção longitudinal. De modo a que o bloco não dobre aquando do recalcamento, a relação máxima do seu comprimento relativamente ao seu diâmetro é de aproximadamente 3:1. 0 bloco recalcado é em seguida perfurado com o auxílio de um mandril de perfuração ao longo da totalidade da sua extensão vista segundo a direcção de recalcamento. 0 bloco perfurado é em seguida novamente aquecido e alargado neste segundo calor através de forjamento sobre um mandril. Consoante as condições, para um alargamento regular, o bloco perfurado tem que ser novamente temperado num terceiro calor. 1 0 bloco alargado é depois, regra geral, conformado num corpo oco, através de forja em forma livre, com ou sem flange e isto consoante o facto se deve em última análise ser produzido um cadinho ou um cilindro de fundição a partir deste produto semi-acabado. Neste contexto pode ser necessário aquecer diversas vezes sucessivas o bloco perfurado e alargado.A customary process for the production of a cylindrical hollow body as a semi-finished product for a crucible or casting cylinder is the casting-piercing-forging steps. A block produced by continuous casting is initially repressed in the longitudinal direction. In order that the block does not bend upon repression, the maximum ratio of its length to its diameter is approximately 3: 1. The retracted block is then drilled with the aid of a drill chuck along its entire extension seen in the direction of retraction. The perforated block is then again heated and extended in this second heat by forging on a mandrel. Depending on the conditions, for a regular enlargement, the perforated block has to be annealed again in a third heat. The enlarged block is then generally formed into a hollow body by forging in free form, with or without flange and this depending on whether a crucible or a casting cylinder is ultimately to be produced from this semi-finished product -finished. In this context it may be necessary to heat the perforated and widened block several successive times.

Considerando o facto de que, para um recalcamento regular, o bloco fundido apenas pode apresentar um comprimento que corresponde aproximadamente ao triplo do seu diâmetro, de modo a evitar um dobrar do bloco, resultam apenas poucos graus de deformação a partir da utilização de grandes dimensões de bloco desta forma condicionada. Como consequência, são prejudicadas as propriedades de material alcançáveis.Considering that, for a regular re-crunching, the cast block may only have a length corresponding approximately to three times its diameter, so as to avoid bending of the block, only a few degrees of deformation result from the use of large dimensions of block in this conditioned way. As a consequence, the achievable material properties are impaired.

Uma outra desvantagem consiste no caso conhecido em que, durante a forja, é produzida uma deformação heterogénea através das forças de forjamento apenas actuantes localmente. Daqui resultam prejuízos para as propriedades de material teoreticamente alcançáveis.A further disadvantage is the known case where, during the forging, a heterogeneous deformation is produced by the locally acting forging forces. This results in damage to the theoretically achievable material properties.

Para além disso, através do repetido re-aquecimento do bloco perfurado durante o alargamento e durante a forja longitudinal, existe o perigo de crescimento do grão.Moreover, by the repeated reheating of the perforated block during the enlargement and during the longitudinal forging, there is a danger of grain growth.

Por causa da precisão de processamento apenas limitada, o processo conhecido é no geral associado à disponibilização de maiores quantidades de material, o que conduz a que a assim designada relação E/S (relação entrada/saida) se encontra na gama acima de 4. 0 rendimento económico é por isso reduzido. A partir do estado da técnica, a invenção tem origem no 2 objectivo de conseguir um processo para a produção de um corpo oco cilíndrico a partir de cobre ou de uma liga de cobre, enquanto produto semi-acabado para um cadinho ou um cilindro de fundição, que assegure um rendimento mais económico a par de propriedades de material melhoradas.Because of the only limited processing accuracy, the known process is generally associated with the availability of larger quantities of material, which leads to the so-called I / O ratio (in / out ratio) being in the range above 4. The economic yield is therefore reduced. From the state of the art, the invention has its origin in achieving a process for the production of a cylindrical hollow body from copper or a copper alloy as a semi-finished product for a crucible or casting cylinder , which ensures a more economical yield along with improved material properties.

Este objectivo é resolvido através das características apresentadas na reivindicação 1.This object is solved by the features set forth in claim 1.

Por causa do facto de que agora, tanto o recalcamento do bloco fundido, como também a perfuração, são realizados sob apoio radial do bloco, pode ser agora utilizado um bloco fundido que apresenta um diâmetro claramente mais pequeno em relação ao seu comprimento. A deflexão do bloco deste modo muito delgado, pode ser evitada, por exemplo, num assento em forma de pote com uma matriz interior. Desta forma são alcançados não apenas graus de deformação maiores, mas também mais uniformes. Um bloco de formato mais pequeno no seu conjunto também pode ser colocado à disposição para deformação.Because of the fact that now both the blocking of the cast block as well as the perforation are carried out under radial support of the block, a cast block having a diameter which is clearly smaller in relation to its length can now be used. The deflection of the block thus very thin, can be avoided, for example, in a pot-shaped seat with an inner die. In this way not only larger but even more uniform degrees of deformation are achieved. A smaller sized block in its entirety can also be made available for deformation.

Com os passos de processo alargamento através de um mandril de alargamento e estiramento sobre um mandril de estiramento, é de novo conseguida uma deformação adicional na zona exterior da parede do bloco e, consequentemente, do corpo oco, facto pelo qual é favorecida a produção de uma estrutura de grão fino. 0 corpo oco assim produzido pode continuar então a ser transformado da forma usual num cadinho ou num cilindro de fundição. A invenção proporciona por isso as condições para que possam ser significativamente melhorados o grau de deformação 3 total e a homogeneidade da deformação por causa dos passos de processo, puncionamento do bloco cilíndrico seguido de embutimento. Devido à maior precisão dimensional está também associada uma adição nitidamente inferior de material de desperdício. A rentabilidade é claramente aumentada.With the process steps extending through a chuck extending and stretching over a drawing mandrel, further deformation is again achieved in the outer zone of the wall of the block and, consequently, of the hollow body, which is favored by the production of a fine grain structure. The hollow body thus produced can then continue to be transformed in the usual way into a crucible or casting cylinder. The invention therefore provides the conditions so that the degree of total deformation and the homogeneity of the deformation can be significantly improved because of the process steps, punching of the cylindrical block followed by embossing. Due to the higher dimensional accuracy a sharply lower addition of waste material is also associated. Profitability is clearly increased.

Faz ainda parte do estado da técnica, a produção de corpos ocos cilíndricos enguanto produto semi-acabado para um cadinho ou um cilindro de fundição, através de arredondamento e de soldadura longitudinal de chapas. Em comparação com este processo, a invenção tem a vantagem adicional de gue as propriedades de material são homogéneas ao longo da totalidade do perímetro do corpo oco.Also of the prior art is the production of hollow cylindrical bodies as the semi-finished product for a crucible or a casting cylinder by rounding and longitudinally welding sheets. In comparison with this process, the invention has the additional advantage that the properties of material are homogeneous along the entire perimeter of the hollow body.

De uma forma geral, a orientação de cristais do corpo oco a ser produzido pode ser de tal forma influenciada através da combinação alargamento do bloco e estiramento, que resulta uma orientação da estrutura de grão segundo a direcção longitudinal ou transversal. A orientação do grão e deste modo, a resistência, pode ser desta forma ajustada à direcção principal de solicitação. Como consequência, são de esperar maiores tempos de vida útil, em especial no caso de cilindros de fundição produzidos a partir de corpos ocos. 0 rendimento económico é ainda melhorado de acordo com a invenção quando, de acordo com a reivindicação 2, todos os passos de deformação são realizados sob o mesmo calor. Este procedimento pode ser conseguido através da combinação especifica de puncionamento com embutimento. 0 esforço de disponibilização de energia térmica é deste modo significativamente reduzido. 4In general, the orientation of crystals of the hollow body to be produced can be so influenced by the combination of enlargement of the block and drawing, which results in an orientation of the grain structure in the longitudinal or transverse direction. The orientation of the grain and thus the strength can thus be adjusted to the main direction of application. As a consequence, longer lifetimes are to be expected, especially in the case of cast cylinders produced from hollow bodies. The economic yield is further improved according to the invention when, according to claim 2, all the deformation steps are carried out under the same heat. This procedure can be achieved by the specific combination of in-line punching. The effort to provide thermal energy is thus significantly reduced. 4

Quando de acordo com a reivindicação 3, durante o estiramento do bloco alargado, é produzido um rebordo no corpo oco, por exemplo através do facto de que o bloco não é completamente deslocado através de uma matriz de estiramento durante o estiramento, então um tal rebordo proporciona uma condição ideal para a soldadura de uma flange quando em última análise tiver que ser fabricado um cadinho a partir do corpo oco produzido. A invenção é em seguida explicada em maior detalhe com base nos desenhos. Mostram:When according to claim 3, during drawing of the enlarged block, a collar is produced in the hollow body, for example by virtue of the fact that the carton is not completely moved through a drawing die during drawing, then such a collar provides an ideal condition for welding a flange when ultimately a crucible has to be fabricated from the hollow body produced. The invention is now explained in more detail on the basis of the drawings. They show:

Figura 1: um bloco cilíndrico fundido em alçado lateral,Figure 1: a cylindrical block cast in side elevation,

Figura 2: um assento com matriz para o bloco da Figura 1, em corte transversal vertical esquemático;Figure 2: a matrix seat for the block of Figure 1, in schematic vertical cross-section;

Figura 3: o assento com matriz, em corte transversal vertical esquemático, durante a perfuração do bloco; em corteFigure 3: the seat with matrix, in vertical schematic cross section, during the drilling of the block; in court

Figura 4: o alargamento do bloco perfurado, longitudinal vertical esquemático, eFigure 4: the enlargement of the perforated block, longitudinal vertical schematic, and

Figura 5: o estiramento do bloco alargado, longitudinal vertical esquemático. em corteFigure 5: The stretching of the enlarged block, longitudinal vertical schematic. in court

Um bloco cilíndrico a partir de SF-Cu, CuAg, CuNi, ou de uma liga de cobre que endurece por precipitação, encontra-se referenciado com 1 na Figura 1. 0 bloco 1 é produzido por fundição contínua. A relação do comprimento L para o diâmetro D é de aproximadamente 6:1. 5 0 bloco 1 de acordo com a Figura 1 é colocado, conforme a representação da Figura 2, numa matriz 2 que se encontra num assento 3. 0 bloco 1 está representado a tracejado. Através de uma operação de recalcamento segundo a direcção da seta PF, o bloco 1 é alterado nas suas dimensões. No final da operação de recalcamento, o bloco la tem o comprimento LI e o diâmetro Dl. A matriz 2 impede um dobrar do bloco 1 durante o recalcamento.A cylindrical block from SF-Cu, CuAg, CuNi, or a precipitation hardening copper alloy is referenced 1 in Figure 1. Block 1 is produced by continuous casting. The ratio of the length L to the diameter D is approximately 6: 1. The block 1 according to Figure 1 is placed, as shown in Figure 2, on a die 2 lying on a seat 3. The block 1 is shown in phantom. By means of a countersinking operation in the direction of arrow PF, block 1 is changed in its dimensions. At the end of the re-crushing operation, the block has the length L1 and the diameter D1. The die 2 prevents a bending of the block 1 during repression.

De acordo com a representação da Figura 3, um mandril 4 de perfuração é introduzido sob pressão de forma centrada e de acordo com a seta PF1 no bloco la recalcado, sendo o bloco la desta forma perfurado. 0 material do bloco lb perfurado sobe com a forma de um cilindro oco, entre a parede 5 interior da matriz 2 e a superfície 6 do mandril 4 de perfuração. A perfuração segundo a direcção da seta PF1 é realizada de tal forma que permanece uma base 7 no bloco lb perfurado. 0 bloco lb perfurado é em seguida alargado, de acordo com a representação da Figura 4, por meio de um mandril 8 de alargamento que é deslocado na direcção da seta PF2, sendo que o seu diâmetro interior aumenta de ID para ID1, e o seu diâmetro exterior aumenta de AD para ADI. 0 bloco lb a ser alargado apoia-se neste caso numa placa 9 de apoio.According to the representation of Figure 3, a drilling chuck 4 is introduced under pressure in a centered manner and in accordance with the arrow PF1 in block 1a, the block being thereby punched out. The material of the perforated block lb rises in the form of a hollow cylinder between the inner wall 5 of the die 2 and the surface 6 of the drilling chuck 4. The perforation in the direction of the arrow PF1 is performed in such a way that a base 7 remains in the perforated block lb. The perforated block 1b is then enlarged, according to the representation of Figure 4, by means of a widening mandrel 8 which is displaced in the direction of the arrow PF2, its inner diameter increasing from ID to ID1, and its outside diameter increases from AD to ADI. The block 1b to be extended is supported in this case on a bearing plate 9.

Após o alargamento do bloco lb perfurado, o bloco lc alargado é, de acordo com a Figura 5, deslocado com o auxilio de um mandril 10 de estiramento, segundo a direcção da seta PF3, através de uma matriz 11 de tracção, sendo que o bloco lc alargado é estirado num corpo 12 oco com base 7. O estiramento pode decorrer de tal forma que o bloco lc alargado não é completamente deslocado através da matriz 11 de 6 tracção, de modo que se forma então um rebordo 14 na extremidade 13 livre do corpo 12 oco. Este rebordo 14 pode ser utilizado para soldar uma flange.After enlargement of the perforated block 1b, the enlarged block 1c is, according to Figure 5, moved with the aid of a drawing mandrel 10, in the direction of the arrow PF3, through a tensile die 11, The enlarged block 1c is drawn in a hollow body 12 with a base 7. The draw can occur in such a way that the enlarged block 1c is not completely displaced through the traction die 11, so that a collar 14 is formed at the free end 13 of the hollow body 12. This collar 14 may be used to weld a flange.

Todas as operações de deformação de acordo com as representações das Figuras 2 a 5 são realizadas sob o mesmo calor, isto é, o calor do bloco 1 fundido. A seguir à produção do corpo 12 oco de acordo com a Figura 5, este é transformado consoante os requisitos, num cadinho ou num cilindro de fundição.All the deformation operations according to the depictions of Figures 2 to 5 are carried out under the same heat, i.e., the heat of the molten block 1. Following production of the hollow body 12 according to Figure 5, it is transformed according to the requirements into a crucible or casting cylinder.

Lista de indices de referência 1 - bloco la - bloco recalcado lb - bloco perfurado lc - bloco alargado 2 - matriz 3 - apoio para 2 4 - mandril de perfuração 5 - parede interior de 2 6 - superfície de 4 7 - base 8 - mandril de alargamento 9 - placa de apoio 10 - mandril de tracção 11 - matriz 12 - corpo oco 13 - extremidade livre de 12 14 - rebordo na 13 7 AD - diâmetro exterior de lb ADI - diâmetro exterior de lc D - diâmetro de 1 Dl - diâmetro de la ID - diâmetro interior de lb ID1 - diâmetro interior de lc L - comprimento de 1 LI - comprimento de la PF - seta PF1 - seta PF2 - seta PF3 - setaList of reference indices 1 - block la - block rebounded 1 - perforated block 1 - extended block 2 - matrix 3 - support for 2 4 - drilling chuck 5 - inner wall of 2 6 - 4 7 - base 8 - mandrel of extension 9 - support plate 10 - traction mandrel 11 - die 12 - hollow body 13 - free end of 12 14 - edge in 13 7 AD - outer diameter of lb ADI - outer diameter of lc D - diameter of 1 Dl - diameter of the ID - inner diameter of lb ID1 - inside diameter of lc L - length of 1 LI - length of PF - arrow PF1 - arrow PF2 - arrow PF3 - arrow

Lisboa, 6 de Novembro de 2006Lisbon, November 6, 2006

Claims

A process for producing a cylindrical hollow body (12) from copper or a copper alloy, as a semi-finished product for a crucible or casting cylinder, in which a cylindrical block (1) is initially melted , this block (1) is then repressed in a heated state in the longitudinal direction, then drilled and finally formed into a hollow body (12) by use of a mandrel (10), characterized in that both the repression and the subsequent perforation are (1), a base (7) is left in the perforated block (1b), and in that the perforated block (1b) is then widened into the inside diameter (ID) and the outer diameter (AD ) by means of a mandrel (8), and finally the thus enlarged block (1c) is formed in a hollow body (12) on a mandrel (10) by a peripheral drawing.

Process according to claim 1, characterized in that all the deformation steps are carried out under the same heat.

Process according to claim 1 or 2, characterized in that during the drawing of the enlarged block (1c) a collar (14) is produced in the hollow body (12). Lisbon, November 6, 2006 1