Druckfester Metallhohlkörper und Verfahren zu seiner Herstellung. Gegenstand der Erfindung ist ein druck fester Metallkörper mit in mehreren Richtun gen gekrümmter Umfangsfläche und ein Verfahren zu seiner Ilerstellung :durch Auf weitung eines Rohres. Die erfindungsgemässen Hohlkörper sind bei entsprechender Ausbil dung besonders für die Aufnahme von hoch- komprimierten Gasen geeignet.
Zu der Herstellung der erfindungsge- mässen Hohlkörper wird unter Kombination von einzeln schon für ähnliche Zwecke be nutzten Massnahmen das Rohr durch elek- trischen Strom so hoch erhitzt, dass die Me- tallteilehen sich gegeneinander verlagern können, und durch von innen her wirkenden elastischen Druck und :
durch gleichzeitiges Stauchen durch axial wirkenden mechani schen Druck ,die VerlageTung der Metall. teilchen so geregelt, dass die Wand des entstehenden neuen Hohlkörpers eine dem Ge brauchszweck entsprechende Verteilung des Metadle8 aufweist.
Die Verlagerung kann :durch :die Abstu- fung des axialen Drucks und,des elastischen Drucks so geregelt werden, dass der neu ge bildete Hohlkörper mit in mehreren Rich tungen ,gekrümmter Umfangsfläch@e :die gleiche Wandstärke wie dass Rohr vor seiner Auf weitung oder eine vorher bestimmte gerin gere oder grössere Wandstärke besitzt.
Dank der (an sich bekannten) Erhitzung des Metallholkörpers durch den elektrischen Strom kann,die hohe Plastizität des Metalless, die die gegenseitige Verlagerung der Metall- teilchen ermöglicht, -so lange aufrecht erhal ten werden, bis die iYerformung vollständig durchgeführt ist.
Diese Erhitzungsartermög- licht auch die Vornahme einer zusätzlichen Wärmebehandlung des aufgeweiteten Metall- hohlkörpers. Soll zum Beispiel ein Stahlrohr, um seine Höchstgüte zu erlangen, einer nach träglichen Wärnvebehandlung unterzogen werden, so kann diese zusätzliche WäTme- behandlung unmittelbar nach der Aufwei- tung, z.
B. durch Senken oder Steigern der Temperatur, oder beides in der erforderlichen Abwechslung, ausgeführt werden. Auch das Normalisieren des aus Stahl gefertigten Hohl körpers kann noch in der Kokille, unmittel bar nach der Verformung durchgeführt wer den.
Soll also zum Beispiel aus einem zy liii- drischen Rohr ein kugelförmiger Körper ge formt werden, so kann so verfahren -#verden, da.ss die Raumvergrösserung bei im wesent lichen gleichbleibender Oberfläche nicht auf Kosten einer Werkstoffdehnung erfolgt, son dern auf Grund des Rohrmantelnachschubes, welcher der Kugelmantelbildung proportional erfolgt. So,
ergibt zum Beispiel eine zylin drische Röhre von 50 mm Durchmesser und 200 mm Länge einen sphärischen Hohlkörper von 100 mm Durchmesser. Die Oberfläche bleibt im wesentlichen gleich gross, der Raum inhalt der Kugel jedoch beträgt etwa 523 cm', gegenüber etwa 392 cm' bei dem Zylinder.
Da, die Oberflächen annähernd gleich gross bleiben, muss dies auch für die _N,#Tandstärken gelten; es tritt also praktisch weder eine Schwächung, noch eine Verstär kung der Wand ein, wohl aber eine teilweise Umlagerung der Materialteilchen durch den Nachschub und durch die Ein- oder Zwi schenschiebung des nachgeschobenen plasti schen Materials in den zu krümmenden Tei len des Ausgangsrohres, welche erweitert werden.
Das Rohr brauch nicht ganz bis auf das Mass der axialen Länge des Endkörpers ge staucht zu --erden. In einem solchen Falle -wird durch -den Innendruck der Werkstoff gedehnt, aber diese Dehnung kann durch da.s Zusammenschieben des Ausgangshohlkörpers beliebig beschränkt werden.
An Hand der beiliegenden Zeichnung wird im nachfolgenden die Erfindung bei spielsweise erläutert.
Fig. 1 veranschaulicht ein zylindrisclres Stahlrohr 1 und (in punktierten Linien) den sphärischen Hohlkörper 2, der erhalten wird, wenn das auf hohe Temperatur erhitzte Stahlrohr 1 durch axial gerichteten Druck auf seine beiden Enden gestaucht und gleich zeitig durch ein in dasselbe eingeleitetes Druckgas aufgeblasen wird. Man sieht, wie durch die Stauchung die Enden des Rohres sich einander genähert haben und fast der ganze zwischen ihnen liegende Rohrteil sphärische Form angenommen hat. Die Wandstärke ist im wesentlichen gleich ge blieben.
Ähnlich kann ein zylindrisches Rohr in einen Hohlkörper verwandelt werden, der aus mehreren, durch kurze. Rohrteile 4 verbun denen sphärischen Körpern besteht (Fig. 2). Hier ist jeder sphärische Körper 3 durch Erhitzen, Stauchen und Aufblasen eines Teils des Rohres erzeugt worden. Die Stau chung und Aufwertung kann für jeden Rohr teil einzeln oder für mehrere Rohrteile gleich zeitig erfolgen, wie dies weiter unten be schrieben werden wird.
Fig. 3 zeigt einen e.llipsoiden Hohlkörper 5, der auf die gleiche Weise wie oben ange geben aus einem Rohr hergestellt ist, von dein die Endteile 6 verblieben sind.
Fig. 4 zeigt einen radförmigen Hohl- körper 7 mit den sich anschliessenden rohr förmigen Teilen B.
Fig. 5 veranschaulich einen Hohlkörper 9 von Birnenform mit sich anschliessenden Rohrteilen 10, der durch Einführen von Druckgas in das hocherhitze, an einem Ende geschlossene Rohr durch eine Druckleitung 11 unter gleichzeitigem Gegeneina-nderschie- ben der die: Rohrenden umklammernder Formbä.lften 1.2 und 13 geformt wird.
Fig. 6 illustriert einen Metallkörper mit drei sphärischen Hohlkörpern 14, 15, 16 von verschiedener Grösse, die durch Teile 17 des ursprünglichen Rohres verbunden sind und rohrförmige Ansch@lussteile 18 tragen. Damit die drei sphärischen Hohlkörper gleiche Druckfestigkeit besitzen, muss jeder eine Wandstärke besitzen, die von seinem Durch messer abhängig ist. Der grösste Hohlkörper muss also zum Beispiel die Wandstärke des ursprünglichen Rohres besitzen.
Der mittlere Hohlkörly--r muss aus einem Stück des Rohres gebildet werden, das so viel kürzer ist, dass die Uohrwand bei dem Aufweitung entspre chend gedehnt und :dünner gemacht wird. Der kleinste Hohlkörper wird wiederum aus einem noch kürzeren Rohrstück gebildet.
Fig. 7 betrifft die Herstellung eines Rohres mit zwei nebeneinander liegenden sphärischen Hohlkörpern. Das an beiden Enden geschlossene Rohr 19 wird von drei Formteilen 21, 22 und 23 umgriffen, die es fest umklammern, und in weiter unten be schriebener Weise erhitzt.
Gleichzeitig wird durch die Druckleitung 24 Gas unter hohem Druck in das, Rohr eingepresst und auf die Formhälften ,21 und 23 ein axialer Druck ausgeübt, der sie gegen -die Formhälfte 22 schiebt.
Dadurch findet .das zu zwei Hohl köpern aufgeblasene Rohr in den sich schliessenden Formen 21, 22 und 23, 22 Widerlager, gegen die sich seine erhitzen und aufgeweiteten Hälften anlegen können, und ein Körper entsteht, der aus zweisphärischen Hohlkörpern -ven gleicher Wandstärke wie das.
Rohr 19 besteht, die :durch ein kurzes Rohrstück miteinander verbunden sind und je ein rohrförmiges Ausichlussstück tragen.
Man kann das umzuformende Rohr aber auch von einer oder von beiden Seiten her in eine das Rohr umgebende geschlossene Form hineindrücken. In einem solchen Fall kann zum Beispiel die Form nach Fig. 5 von Beginn .an :geschlossen sein und das lose darin verschiebbare Rohr von einer oder beiden Seiten her ,durch axialen Druck in die Form hineingedrückt werden.
Eine praktische Ausführungsform der mit elektrischer Erhitzung des. Rohres arbeiten den Vorrichtung ist beispielsweise in Fig. 8 dargestellt.
Auf dem Mae:ehinengestell 30 ist eine Hälfte 31 einer druckfesten Kugelform fest gelagert. Die andere in Gleitführungen 33 geführte Hälfte 32 kann durch die Kolben stange 34 eines Kolbens verschoben werden, der in dem Stauehzylinder 35 durch den Druck von 01 vorgetrieben wird, das von einer Druckpumpe 36 aus der Ölwanne 37 gefördert wird.
Die Formhälften weisen Bohrungen für das umzuformende Stahlrohr $8 auf, das an :einem Ende verschlossen ist, während vom andern Ende her Druckgas dumeh die Leitung 39 in Idas Rohr eingeführt wird. Hinter,den Formhälften, und von ihnen durch Isolierkörper 40 getrennt, liegen die Elektroden 41. 42., die durch Klemmen 43 an dem Rohr befestigt werden können.
Den Elektroden wird Strom aus dem Sekundär- stromkreis eines Transformators 44 ent sprechend der Einstellung eines Stufen wählers 46 durch Leitungen 45 zugeführt.
Wenn das Rohr in .die Elektroden und Formhälften eingespannt ist, wird der Strom eingeschaltet. Das einen [email protected] körper bildende Rohr wird durch den Strom erhitzt und bei Erreichung der für die er- fordIerliche Plastizität des Metalles aus reichenden Temperatur wird die Ölpumpe 36 in Gang gesetzt,
so dass der Kolben im Stauchzylinder vorgetrieben und die Form- hälfte 32 gegen die Formhälfte 31 bewegt und der zwischen den beiden Formhälften liegende plastische Teil der Wand des umzu formenden Rohres gestaucht wird.
Gleich zeitig wird Druckgas durch die Leitung 39 in das: Rohr eingeführt und,dieses :dadurch auf geweitet, so @dass beim Aneinanderl.egen der beiden Formhälften schon eine Hohlkugel entstanden ist.
Nach Aussthaltung des Stromes, die ;automatisch :erfolgen kann, und Ablassendes Druckgases und Stillsetzen der Ölpumpe können die obern Teile der Druck formen und Elektroden vom Rohr abgeho ben und dieses aus :den untern Formhälften und Elektrodenhälften herausgehoben wer den.
In dem in Fig. 1dargestellten Beispiel ist der erhitzte Teil des Rohres zu einer Hohlkugel aufgeweitet.
Fig. 9, 10 und 11 zeigen Mittel zum gleichmässigen Verschieben der Formteile bei der Herstellung eines Hoohlkörpers nach Fig. 12, der au drei .durch Rohrteile ver bundenen sphärischen Hohlkörpern besteht.
Vier untere Hälften 47, 48, 49, 50 und vier obere Hälften 51, 5:2, 53, 54 der Formen ergänzen sich zu :drei Kugelformen. Die untern Hälften sind durch Bewegungsglieder 55, 56 in der Form von Nürnberger Scheren derart miteinander gekuppelt, dass sie gleich zeitig und gleichmässig gegeneinander ge schoben bezw. voneinander entfernt, werden können. Die: obern Formteile sind durch eile in sie eingreifende Führung 57 geführt. Das Rohr 58 wird zwischen den Endteilen 47, 51 und 50, 54 der Form mittels Schrauben 59 festgeklemmt.
Die Verformung des Rohres zu dem in Fig. 12 :dargestellten Hohlkörper ergibt sich aus der vorangegangenen Be- sehreibung.