SE504310C2 - Sätt att framställa tunnväggiga metallrör - Google Patents

Description

504 310 2 Såsom beskrivs i den japanska offenliggjorda patentansökningen 62-176611 har uppfinnarna till föreliggande patentansökning föreslagit ett sätt att framställa tunnväggiga metallrör där ett metallark pà den sida, som kommer att bilda metallrörets insida, utsätts för en plastisk böjning med hjälp av en böjningsrulle som är anordnad vinkelrätt mot den längsgående riktningen av metallarket varefter metallarket böjs tillbaka tills krökningsradien, i metallarkets längsgående riktning reducerats till noll. Därefter böjs metallarket till rörform med en krökningsradie som motsvarar krökningsradien för slutprodukten genom utnyttjande av den i arkets breddriktning kvarstående krökningsradien orsakad av bandets plastiska böjning, varefter metallarkets kanter förbinds med varandra.

Detta sätt att framställa tunnväggiga metallrör innebär ett genombrott på detta teknikomràde eftersom det nu är möjligt att framställa tunnväggiga metallrör utan att åstadkomma någon väsentlig skada på ytan av metallarket tack vare det faktunn att antalet valsar avsevärt kan reduceras. För att verkställa detta sätt erfordras att plastiska böjningsprocesser genomförs vilka skall åstadkomma ökad plastisk distorsion av den sida av ett metallark som bildar den invändiga sidan av det färdiga röret genom att använda valsar som har liten diameter och som är anordnade vinkelrätt mot arkets längdrikt- ning. För att åstadkomma sådan ökad plastisk distorsion krävs oundgängligen att diametern av böjningsvalsarna görs så liten som möjligt. Om emellertid böjningsvalsarnas diametrar redu- ceras reduceras även böjningsvalsarnas böjstyvhet vilket tenderar att medföra axiell nedböjning. I syfte att förhindra en sådan axiell nedböjning krävs att ett metallark 4, som skall behandlas, förs mellan en med uretangummi belagd vals 10 och en böjningsvals ll med liten diameter vilken är så anordnad att den tvingar metallarket 4 mot valsen 10. Denna vals ll uppbärs av ett nedböjningsförhindrande block 12 visat i fig. 4.

Såsom omnämnts ovan motverkar ett sådant nedböjningsför- hindrande block 12 den minskade böjstyvheten för böjningsvalsen 504 310 3 11 med liten diameter och på så sätt förhindras att denna vals ll utsätts för axiell nedböjning. Det krävs således att blocket 12 vid sin spets förses med ett spår l2a vars radie väsentligen är lika stor som radien för böjningsvalsen ll.

Böjningsvalsen ll behandlas därefter åtminstone med en fluor- plast för att reducera friktionen mot böjningsvalsen ll och därigenom förhindra att repmarkeringar uppstår på metallarket samtidigt som beläggningen säkerställer att böjningsvalsen ll roterar jämnt och fint. Vidare krävs att metallarket 4 på den sida, som kommer i kontakt med böjningsvalsen ll, förses med en smörjoljebeläggning som förbättrar smörjningen mellan det nedböjningsförhindrande blocket 12 och böjningsvalsen ll.

För att framställa metallrör med denna föreslagna anordning krävs emellertid att böjningsvalsen ll med liten cdiameter tvingas mot den med uretangummi belagda valsen 10 med stor kraft så att metallarket 4 kan böjas. Således uppträder ett extremt stort kontakttryck till följd av böjningsvalsens ll lilla diameter. Detta medför att det nedböjningsförhindrande blocket 12 måste dimensioneras med avseende på böjningsvalsen ll, att böjningsvalsen 11 kan få ytflagning eller att rota- tionen av böjningsvalsen ll kinkar vilket ger skador i metal- larket 4. I syfte att förhindra att sådana fenomen uppträder smörjs ytorna på blocket 12 och böjningsvalsen ll så att friktionen däremellan reduceras. Emellertid tränger smörjmedel då in mellan metallarket 4 och den med uretangummi belagda valsen 10, varvid dessa två enheter börjar glida i förhållande till varandra. Alternativt kan metallarket 4 börja röra sig sick-sack-formigt. När smörjmedel avsätts på metallarket 4 inverkar detta även negativt på den svetsning som senare skall utföras när arkets kanter skall svetsas ihop till den färdiga rörprodukten. Därför måste åtminstone kantområdena av metallarket 4 rengöras före svetsning. Allt det ovanstående är förknippat med höga kostnader och till detta bidrar även det stränga processtekniska kravet att fördelningen av det nedböjningsförhindrande blockets 12 kontakttryck mot böj- ningsvalsen ll skall göras så likformig som möjligt samtidigt som dessa enheters livslängd är kort. 504 310 Uppfinningens ändamål Ett ändamål med föreliggande uppfinning är därför att anvisa ett sätt att framställa tunnväggiga metallrör, innebärande att ett metallark på den sida, som kommer att bilda metall- rörets insida, utsätts för en plastisk böjning med hjälp av en böjningsvals som har liten diameter och som är anordnad vinkelrätt mot den längsgående riktningen av metallarket, att metallarket böjs tillbaka tills krökningsradien i metallarkets längsgående riktning reducerats till noll, att metallarket böjs till en rörform med en krökningsradie som motsvarar krökningsradien för slutprodukten genom utnyttjande av den i arkets breddriktning kvarstående krökningsradien orsakad av bandets plastiska böjning och tillbakaböjning, samt att den rörformade produktens kanter förbinds med varandra. Det utmärkande för uppfinningen är att den lätt kan utföras till låg kostnad utan att någon efterbehandling behöver företas.

Ett annat utmärkande drag för uppfinningen. är att det är möjligt att genomföra plastiska böjningsprocesser som åstadkom- mer stor plastisk distorsion.

Gjorda studier visar att ovanstående ändamål kan realiseras genom att föra metallarket genom en valsgrupp som består av en cylindrisk matningsvals, en cylindrisk avgivningsvals som har en axel, vilken är anordnad parallellt med och på ett gapavstànd G från matningsvalsen och som roterar i samma riktning som matningsvalsen, och en böjningsvals med liten diameter, vilken är bildad av en flytande vals, som är belägen i närheten av matnings- och avgivningsvalsarna, som har sin axel parallell med sistnämnda valsars axlar och som har en diameter, vilken är större än den längd som erhålls när man från avståndet G subtraherar en längd, som är dubbla tjockleken av det metallark som skall böjas, vilket metallark först matas utmed matningsvalsen, sedan styrs genom gapet <3 och böjs utmed böjningsvalsen samt till sist styrs tillbaka genom gapet G.

Figurbeskrivning Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan i anslutning 504 310 5 till de bifogade ritningarna, i vilka fig. l är en vy som visar principerna för sättet att enligtföreliggandeuppfinningframställatunnväggiga metallrör, fig. 2 är en förstorad vy av området A i fig. 1, fig. 3 är en sektionsvy utmed linjen B-B i fig. 1 och fig. 4 är en vy som illustrerar ett konventionellt sätt att framställa tunnväggiga metallrör, varvid figuren illustrerar den plastiska böjningsbehandling för vilken ett metallark utsätts.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Fig. l visar en cylindrisk matningsvals 1 som är anordnad vid en cylindrisk avgivningsvals 2, vilken har en axel som är anordnad parallellt med och pà ett gapavstånd G från mat- ningsvalsen l. Avgivningsvalsen 2 roterar i samma riktning som matningsvalsen l. En böjningsvals 3 med liten diameter är bildad av en flytande vals som är belägen i närheten av matnings- och avgivningsvalsarna 1, 2, som har sin axel parallell med sistnämnda valsars axlar och som har en diameter vilken är större än den längd som erhålls när man från gap- avståndet G subtraherar en längd som är dubbla tjockleken av ett metallark 4. En valsgrupp som består av matnings- och avgivningsvalsarna ln 2 samt av den flytande valsen, dvs. böjningsvalsen 3 med liten diameter, kommer nedan att kallas ett plastiskt böjningsaggregatet. I det plastiska böjningsagg- regatet matas metallarket 4 till en början utmed matningsval- sen JU styrs därefter genom gapet G samt böjs utmed böj- ningsvalsen 3 och styrs slutligen tillbaka genom gapet G.

Uttrycket "metallark 4" som skall formas till ett tunnväggigt metallrör avses innefatta inte endast konventionellt kallval- sade metallark utan även metallark som är polerade på àt- minstone ena sidan genom spegelpolering, hårfin polering eller ytbehandlade på åtminstone en sida genom etsning, kemisk krombehandling, keramikbeläggning, plätering eller 504 310 6 En brytvals 5 används för att ändra på Metallarket har, kemisk beläggning. metallarkets -4 matningsriktning. på den sida som kommer att bilda metallrörets insida, utsatts för en plastisk böjning :i det plastiska böjningsaggregatet. Detta plastiska böjningsaggregat är orienterat i en riktning som är vinkelrät mot arkets längdriktning. Metallarket har därefter styrts tillbaka genom gapet G och böjts tillbaka så att dess krökningsradie, i arkets längsgående riktning, reducerats till noll. En sömstyrvals 6 finns anordnad för att föra ihop det nu rörformade metallarkets 4 sidokanter strax under en svets- låga. Arket har nu böjts i sin breddriktning så att dess krökningsradie motsvarar krökningsradien för slutprodukten och denna böjning har utnyttjat den kvarstående krökningen i arkets breddriktning vilken förekommer till följd av den plastiska böjningen och tillbakaböjningen i det plastiska böjningsaggregatet resp. brytvalsen 5. En klämvals 7 finns anordnad för att upplinjera det rörformiga metallarkets 4 motstàende sidokanter efterhand som dessa lämnar sömstyrvalsen 6. En svetslåga 8 finns anordnad för att svetsa ihop sido- kanterna av det rörformade metallarket 4 ett kort stycke nedströms klämvalsen 7. Med uretangummi belagda nypvalsar 9 finns anordnade för att avge metallröret 4 vars sidokanter nu är hopsvetsade med varandra.

När metallarket 4 förs genom den ovan beskrivna anordningen böjs det utmed matningsvalsen l i det plastiska böjningsagg- regatet, styrs genom det gap G som finns mellan matningsvalsen 1 och avgivningsvalsen 2, samt utsätts på den sida, som kommer att bilda det färdiga rörets insida, böjning med böjningsvalsen 3. Denna plastiska böjning sker i Metall- arket dras därefter ut med en linje, som förbinder matningsval- för plastisk en riktning som är ^vinkelräi: mot längdriktningen. sens 1 axelcentrum med avgivningsvalsens 2 axelcentrum och som lutar framåt mot utgångssidan av det plastiska böjningsag- gregatet. Lutningsvinkelns är större än O° för att förhindra att kvarstående pàkänningar i metallarket 4 reduceras vilket annars skulle kunna ske när arket böjs tillbaka då det lämnar avgivningsvalsen 2. Metallarkets 4 matningsriktning' ändras 504 310 7 därefter och det matas genom brytvalsen 5 av vilken arket böjs tillbaka tills dess arkets krökningsradie i arkets längdriktning reduceras till noll. Därefter går arket till sömstyrvalsen 6, vilken ligger på avstånd från brytvalsen 5.

Avståndet mellan dessa två valsar är större än ca. 10 gånger diametern av det färdiga metallröret. Under tiden böjs metal- larket 4 i breddriktningen med hjälp av den i breddriktningen kvarstående krökningen till följd av den plastiska böjningen och tillbakaböjningen. Böjningen i breddriktningen sker till dess krökningsradien blir lika stor som krökningsradien för slutprodukten varigenom en rörformad produkt erhålls. Den rörformade produktens motstående sidokanter upplinjeras av sömstyrvalsen 6. Nedströms klämvalsen 7 svetsas det nu rörfor- made metallarkets 4 sidokanter ihop med varandra med hjälp av svetslågan 8. Till sist lämnar metallrörprodukten anläggningen genom de med uretangummi belagda nypvalsarna 9 som även uppbär produkten.

Exempel Exempel 1 Matnings- och avgivningsvalsarna 1 resp. 2 har vardera en radie på 35 mm och en längd på 100 mm. Gapet G mellan dessa valsar är 3,0 mm i det fall valsarna används tillsammans med en böjningsvals 3 vars radie är 2,0 mm och vars längd är 110 mm. En linje som förbinder matningsvalsens l axelcentrum med avgivningsvalsens 2 axelcentrum lutar mot klämvalsen 17 med en vinkel på 30”. Avståndet mellan brytvalsen 5 och klämrullen 7 var 600 mm och den undre bäddytan på brytvalsen 5 var belägen 15 mm ovanför bäddytan av klämvalsen 7 vid rörets undre parti. Med ovanstående arrangemang formades ett pá rulle förekommande metallark, vilket hade en kvalitet_ SUS 304-BA, en tjocklek på 0,15 mm, en bredd på 89,38 mm och en sträckgräns på 32 Kgf/mmz till ett svetsat rör med en utvändig diameter på 28,6 mm. Det var således möjligt att framställa tunnväggiga rör av rostfritt stål i en kontinuerlig process där rören hade utmärkt geometri, utmärkta ytegenskaper och hög svetskvalitet. 504 310 Exempel 2 Matnings- och avgivningsvalsarna 1, 2 hade vardera en radie på 35 mm och en längd på 100 mm. Gapet G mellan dessa valsar var 4,0 mm när man använde en böjningsvals 3 vars diameter var 2,5 mm och vars längd var 110 mm. I det plastiska böj- ningsaggregatet lutar en linje, som förbinder matningsvalsens 1 axelcentrum med avgivningsvalsens 2 axelcentrum mot klämval- sen 7 med en vinkel pà 30°. Avståndet mellan brytvalsen 5 och klämvalsen 7 var 600 mm och den undre bäddytan av brytvalsen 5 var belägen 15 mm över bäddytan av klämvalsen 7 vid rörets undersida. Med utnyttjande av detta arrangemang formades ett på rulle förekommande metallark av en spole av rent titan, där arket var 0,2 mm tjockt, 89,22 mm brett och där mate- rialet hade en sträckgräns på 23 Kgf/mmz till en svetsat rör vars utvändiga diameter var 28,6 mm. Således kan tunnväggiga svetsade rör av rent titan framställas i en kontinuerlig process. De pà så sätt framställda rören hade utmärkt geometri, utmärkta ytegenskaper och hög svetskvalitet.

Sättet att enligt uppfinningen framställa tunnväggiga.meta11rör innebär många fördelar, av vilka de nedanstående kan omnämnas, och vilka gör att sättet blir industriellt intressant. 1. Eftersom det inte är nödvändigt att smörja böjningsvalsen och metallarket i och för utsättning av metallarket för plastisk böjning kommer metallarket hela tiden att vara rent vilket innebär att problem med dåliga svetsfogar undviks när metallarkets sidokanter svetsas samman. Något avfettningssteg behöver inte företas. 2. Eftersom det är osannolikt att metallarket och/eller böjningsvalsen med liten diameter tappar flagor till följd av glidning sker' en. remarkabel förbättring' av' kvaliten. av de färdiga tunnväggia metallrören. 3. Eftersom det är csannolikt att metallarket rör sig i sick-sack-riktning kommer valsarna att ha i det närmaste obegränsad livslängd. Påtagliga produktivitetsvinster er- 504 310 9 hålls således eftersom tillverkningslinjen inte behöver stängas för valsbyte. 4. Eftersom sättet innebär en med hög precision företagen behandling och inte kräver användning av nedböjningsför- hindrande block vilka har kort livslängd kan sättet enligt uppfinningen genomföras till rimligt låga kostnader. 5. Eftersom ändring av böjningsradier också kan åstadkommas genom byte av böjningsvals, närmare bestämt en flytande vals som medger användning av en kommersiellt tillgänglig "pole- rande rundstav“ och genom ändring av gapet mellan de två cylindriska valsarna kan sättet enligt uppfinningen genomföras på ett ur kostnadssynpunkt fördelaktigt sätt. 6. Ett metallark som på åtminstone ena sidan utsätts för spegelpolering eller hårfin polering eller ett metallark som ytbehandlas på åtminstone en sida genom etsning, kemisk förkromning, keramisk beläggning, plätering eller kemisk beläggning kan användas utan risk för att den behandlade sidan skadas.

Uppfinningen kan på många sätt modifieras och varieras inom ramen för det bifogade patentkravet.

Claims (1)

1. 504 310 10 PATENTKRAV Sätt att framställa tunnväggiga metallrör, innebärande - att ett metallark (4) pà den sida, som kommer att bilda metallrörets insida, utsätts för en plastisk böjning med hjälp av en böjningsrulle (3) som har liten diameter och som är anordnad vinkelrätt mot den längsgående riktningen av metallarket, - att metallarket böjs tillbaka tills krökningsradien i metallarkets längsgående riktning reducerats till noll, - att metallarket (4) böjs till en rörform med en kröknings- radie som motsvarar krökningsradien för slutprodukten genom utnyttjande av den i arkets breddriktning kvarstående krök- ningsradien orsakad av bandets plastiska böjning och tillbaka- böjning, samt - att den rörformade produktens kanter förbinds med varan- dra, k ä n n e t e c k n a t av - att metallarket (4) förs genom en valsgrupp som består av - en cylindrisk matningsvals (1), - en cylindrisk avgivningsvals (2) som har en axel, vilken är anordnad parallellt med och på ett avstånd G från matningsvalsen (1) och som roterar i samma riktning som matningsvalsen (1), och - en böjningsvals (3) med liten diameter, vilken är bildad av en flytande vals, som är belägen i närheten av matnings- och avgivningsvalsarna, som har sin axel parallell med sistnämnda valsars (1, 2) axlar och som har en diameter, vilken är större än den längd som erhålls när man från avståndet G subtraherar en längd, som är dubbla tjockleken av det metallark (4) som skall böjas, vilket metallark först matas utmed matningsvalsen (1), sedan styrs genom gapet G och böjs utmed böjningsval- sen (3) samt till sist styrs tillbaka genom gapet G.