DE10029479A1

DE10029479A1 - Verfahren zur Herstellung eines metallischen Pressfittingelementes

Info

Publication number: DE10029479A1
Application number: DE10029479A
Authority: DE
Inventors: Bernd Sedlak
Original assignee: Mapress GmbH and Co KG
Current assignee: Mapress GmbH and Co KG
Priority date: 1999-07-22
Filing date: 2000-06-15
Publication date: 2001-02-01
Anticipated expiration: 2020-06-16
Also published as: DE10029480A1; DE10029479C2; DE10029480C2; DE50010549D1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines metallischen Pressfittingelementes, DOLLAR A - mit einem hakenförmig, im Querschnitt nahezu dachartig ausgebildeten, einen Runddichtring aufnehmenden Bereich und einem daran anschließenden zylindrischen Bereich, der der Einschubseite des mit dem Pressfittingelement zu verbindenden Leitungsrohres abgewandt ist, DOLLAR A - wobei als Ausgangsmaterial für das Pressfittingelement ein Voll- oder Hohlstab erzeugt wird, der spanabhebend bearbeitet wird, und DOLLAR A - wobei die zu verpressenden Bereiche des Pressfittingelementes nach Form und Wanddicke den zu verpressenden Bereichen eines aus Blech kalt formgepressten Pressfittingelementes entsprechend durch spanabhebende Bearbeitung so ausgebildet werden, DOLLAR A - dass die so hergestellten Pressfittingelemente plastisch verformbar sind, um mittels eines das Pressfittingelement zusammen mit einem darin eingeschobenen Leitungsrohr umfassenden, mindestens zwei Pressbacken aufweisenden Presswerkzeuges nach dem Ansetzen und Schließen der Pressbacken, eine unlösbare und dichte Verbindung zwischen dem Pressfittingelement und dem Leitungsrohr zu bilden und DOLLAR A - dass während des Verpressens die Pressbacken sowohl auf den hakenförmig ausgebildeten Bereich einschließlich des darin eingelegten Runddichtringes, als auch auf den der Einschubseite abgewandten zylindrisch ausgebildeten Abschnitt des Pressfittingelementes so einwirken können, dass die Scheitelbereiche des hakenförmig ausgebildeten Bereiches überwiegend im Durchmesser ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Pressfittingelementes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Preßfittings für die Hausinstallation aus Kohlenstoffstahl oder hochlegiertem Stahl sind bekannt (siehe Prospekt Mannesmann Preßfitting-System/Sanitär, Ausgabe 8/1994). Kernstück des Preßfittingsystems ist ein aus einem Rohrabschnitt hergestellter plastisch verformbarer Preßfitting, der vorzugsweise als Muffe, Bogen, T-Stück oder Reduzierstück ausgebildet ist. Nachteilig dabei ist, dass der Preßfitting wegen der hohen Anforderung bezüglich der Oberfläche und der Abmessungstoleranzen aus einem Abschnitt eines speziell hergestellten Rohres unter Anwendung mehrerer Umformschritte gewonnen wird. Das Ausgangsrohr ist üblicherweise ein nahtloses oder längsnahtgeschweißtes Rohr, das enge Toleranzen und eine hohe Oberflächengüte aufweist. Das Ausgangsrohr wird in Abschnitte zerteilt und durch Anwendung mehrerer Umformschritte, z. B. Einziehen, Bördeln, Drücken die gewünschte, endgültige Querschnittsform erzeugt. Da das Ausgangsprodukt schon relativ hochwertig ist, ist auch der daraus hergestellte Preßfitting relativ teuer. Darüber hinaus gibt es neben den Standardtypen von Preßfittings auch solche mit Gewinde, wie z. B. Übergangsbogen oder Ansatzbogen sowie Deckenwinkel und Übergangswinkel, bei denen das zuvor geschilderte Herstellverfahren nicht anwendbar ist.

Zur Lösung dieses Problems ist bereits vorgeschlagen worden (DE 39 19 496 C1), dass der den Typ des Fittings charakterisierende Bereich als ein aus einem metallischen Werkstoff hergestellter gegossener Grundkörper ausgebildet ist, der mit einem aus Blech hergestellten standardisierten Anschlußstück fest verbunden ist. Die Verbindung kann wahlweise über Schweißen, Löten oder Kleben erfolgen. Nachteilig bei diesem Verfahren ist der Aufwand für die separate Herstellung des Anschlußstutzens, der Aufwand für die Verbindungstechnik selbst und die Kontrolle der Verbindungsnaht.

Bei einer weiteren Lösung gemäß der EP 0 343 395 B1 wird eine Preßverbindungsanordnung vorgeschlagen, bei der ein Anschlußstutzen einer Armatur oder eines Fittings aus Metallguß auf ein im Bereich der Preßverbindung keine herausgearbeiteten wesentlichen Wanddickenänderungen aufweisendes, unbewehrtes Rohr aufgepreßt wird. Die Quetschgrenze des Anschlußstutzens ist dabei höchstens gleich groß wie diejenige des Rohres. Die Wanddicke des Anschlußstutzens ist so dimensioniert, dass diese der Rückbildung des Rohres aufgrund dessen Elastizität nach der Entlastung standhält. Als Metallguß wird eine Rotgußlegierung verwendet, die vorzugsweise annähernd 2% Sn, 8% Zn, 5% Pb, 2,2-3,0% Ni und Rest Kupfer enthält. Rotguß ist an sich ein spröder Werkstoff, der sich ohne Rißbildung plastisch nicht verformen läßt. Deshalb muß zum einen die Wanddicke im Preßbereich des Anschlußstutzens dünn bemessen sein und zum anderen muß die Wanddicke aber noch groß genug sein, damit der Anschlußstutzen der elastischen Rückfederung des Rohres widerstehen kann. Weiterhin muß der Ni-Gehalt in der Rotgußlegierung hoch genug sein, damit durch den erhöhten Nickelgehalt die Bruchdehnung verbessert wird.

In der DE-AS 11 87 870 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Rohrverbindung bestehend aus einer plastisch verformbaren metallischen Kupplungshülse, vorzugsweise aus Stahl, offenbart. Bei dem bekannten Verfahren wird die Kupplungshülse durch Formpressen erzeugt. Alternativ kann die Kupplungshülse ausgehend von einem nicht spezifizierten Ausgangsmaterial durch Drehen erzeugt werden. Die erzeugte Kupplungshülse ist charakterisiert durch einen hakenförmig, im Querschnitt nahezu dachartig ausgebildeten, einen Runddichtring aufnehmenden Bereich und einen daran anschließenden, der Einschubseite des mit der Kupplungshülse zu verbindenden Stahlrohres abgewandten zylindrischen Bereich. Mittels zweier Preßbacken wird nach dem Ansetzen und Schließen der Preßbacken eine unlösbare, dichte Rohrpressverbindung gebildet, wobei während des Verpressens die Preßbacken sowohl auf den hakenförmig ausgebildeten Bereich einschließlich des darin eingelegten Runddichtringes, als auch auf den der Einschubseite abgewandten zylindrisch ausgebildeten Abschnitt der Kupplungshülse einwirken. Die Einwirkung ist charakterisiert durch eine ausschließliche Durchmesserverringerung beider kontaktierter Bereiche. Nachteilig dabei ist, dass der eingekammerte Runddichtring bei dieser Art der Verpressung nur geringfügig zusammengepreßt wird, so dass die Abdichtung nur für geringe Drücke ausreichend ist.

In der DE 295 04 502 U1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines verpressbaren Fittings aus dem Werkstoff Temperguss bekannt. Diese Fittings weisen alle Merkmale der bekannten aus Blech hergestellten Pressfittings auf. Nachteilig dabei ist, dass alle Rohlinge einer Glühbehandlung unterzogen werden müssen, um ein gebrauchsfähiges Gefüge zu erhalten. Anschließend müssen die Rohlinge zerspanend verarbeitet werden, um die Gusshaut zu entfernen und Abmessungsungenauigkeiten zu beseitigen. Für Innendrücke größer 25 bar sind Pressfittings aus Temperguss nicht zugelassen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Pressfittingelementes anzugeben, mit dem das Preßfittingelement unabhängig vom verwendeten metallischen Werkstoff, insbesondere die rotationssymmetrischen Preßfittingelemente kostengünstig und fertigungssicher hergestellt werden können und das Pressfittingelement für Betriebsdrücke bis zu 40 bar geeignet ist.

Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils Gegenstand von Unteransprüchen.

Lösungsgemäß wird als Ausgangsmaterial für das Preßfittingelement, ein Voll- oder Hohlstab erzeugt, der spanabhebend bearbeitet wird, wobei der zu verpressende Bereich des Preßfittingelementes nach Form und Wanddicke dem zu verpressenden Bereich eines aus Blech kalt formgepreßten Preßfittingelementes entsprechend durch spanabhebende Bearbeitung ausgebildet wird. Die so hergestellten Pressfittingelemente sind plastisch verformbar, um mittels eines das Pressfittingelement zusammen mit einem darin eingeschobenen Leitungsrohr umfassenden, zwei Pressbacken aufweisenden Presswerkzeuges nach dem Ansetzen und Schließen der Pressbacken eine unlösbare und dichte Verbindung zwischen dem Pressfittingelement und dem Leitungsrohr zu bilden. Während des Verpressens können die Pressbacken sowohl auf den hakenförmig ausgebildeten Bereich einschließlich des darin eingelegten Runddichtringes, als auch auf den der Einschubseite abgewandten zylindrisch ausgebildeten Abschnitt des Pressfittingelementes so einwirken, dass der Scheitelbereich des hakenförmig ausgebildeten Bereiches überwiegend im Durchmesser verringert und die an den Scheitelbereich angrenzenden Bereiche des hakenfömig ausgebildeten Bereiches aufeinander zugedrückt werden. Der Voll- oder Hohlstab kann durch Stranggießen oder Strangpressen erzeugt werden. Die spanabhebende Bearbeitung ist vorzugsweise ein Drehen.

Die vorgeschlagene Verfahrensweise hat den Vorteil, dass die im Markt in großen Stückzahlen vorhandenen Preßbacken unverändert verwendet werden können und die Art der Verpressung eine Dichtheit der Rohrpressverbindung für Betriebsdrücke bis max. 40 bar sicherstellt. Der eigentliche Vorteil ist aber darin zu sehen, dass die so hergestellten Preßfittingelemente wesentlich kostengünstiger sind als die durch Formpressen hergestellte. Das gilt insbesondere für Preßfittingelemente, die als Übergangsstück oder als Übergangsmuffe ausgebildet sind. Diese Teile werden entsprechend dem bekannten Verfahren zweiteilig hergestellt und die zwei Abschnitte, d. h. Preßfittingabschnitt und Gewindeabschnitt durch Schweißen, Löten oder Kleben miteinander verbunden. Diese Verbindungstechnik sowie deren Nachkontrolle entfällt bei dem neuen Verfahren.

Um das Gefüge des Ausgangsmaterials zu verbessern, ist es vorteilhaft, den Stranggußknüppel, bzw. Stranggußblock durch ein ein- oder mehrstufiges Walz- Schmiede- oder Ziehverfahren in einen Voll- oder Hohlstab umzuformen. Für größere Abmessungen, d. h. Nennweite ≧40 mm kann es vorteilhaft sein, statt eines Stabes einen einzelnen Rohling zu erzeugen. Die äußere Kontur des Rohlings entspricht mit einem Aufmaß versehen der späteren Fertigkontur, die dann durch eine spanabhebende Bearbeitung erzeugt wird. Der Rohling wird durch Schmieden oder Gießen hergestellt, wobei bei einem durch Gießen hergestellten Rohling der Hauptteil der spanabhebenden Bearbeitung die Entfernung der Gußhaut ist.

Für Preßfittingelemente mit einem für ein ansetzbares Haltewerkzeug aufweisenden Bereich, z. B. Sechskant beim Übergangsstück oder Übergangsmuffe, wird ein Voll- oder Hohlstab erzeugt, der über die ganze Länge eine als Fertigkontur geeignete äußere Kontur aufweist. Vorzugsweise wird unter Beachtung der erforderlichen Toleranzen ein Sechskantstab durch Ziehen erzeugt. Der am Preßfittingelement erforderliche Sechskantbereich braucht nur hinsichtlich der gewünschten Breite bearbeitet zu werden, da die gewünschte äußere Kontur in diesem Bereich schon durch das Ziehen erzeugt wurde. Der Hauptteil der spanabhebenden Bearbeitung bezieht sich auf das Gewinde und den Preßbereich. Geht man für solche Teile von einem geschmiedeten oder gegossenen Rohling aus, wird man für die Gußvariante auch den Sechskantbereich spanabhebend bearbeiten müssen. Als Werkstoff kommen unlegierte C-Stähle, nichtrostende hochlegierte Stähle sowie Rotguß und Messing in Betracht. Beim Rotguß hat sich insbesondere die Legierung mit der Bezeichnung CuSn5ZnPb mit der Werkstoffnummer 2.1096.01 als vorteilhaft herausgestellt.

Da Rotguß ein spröder und zu Rißbildung neigender Werkstoff ist, ist es vorteilhaft, entweder vor oder nach der spanabhebenden Bearbeitung eine Wärmebehandlung durchzuführen. Eine Wärmebehandlung kann auch für Pressfittingelemente aus Stahl wegen der Verfestigungstendenz erforderlich sein. Beispielsweise hat es sich als günstig herausgestellt, wenn Pressfittingelemente aus hochlegiertem Stahl hergestellt werden, diese nach der spanabhebenden Bearbeitung weichzuglühen. Die Glühtemperatur liegt bei ca. 1100°C und die Abkühlung erfolgt in reduzierender Atmosphäre, so dass keine Nachbehandlung erforderlich ist.

Für die Herstellung von Deckenwinkeln wird vorgeschlagen, das eigentliche Preßfittingelement so herzustellen, wie schon zuvor erläutert und die Befestigungsplatte separat zu erzeugen und durch Schweißen oder Löten mit dem Preßfittingelement zu verbinden. Da diese Verbindungsnaht keine die Dichtheit gewährleistende Naht ist, braucht sie auch nicht - außer bei der üblichen Fertigungskontrolle - gesondert geprüft zu werden.

In den Fig. 1-8 sind Beispiele für Preßfittingelemente dargestellt, die für das vorgeschlagene Herstellverfahren besonders geeignet sind. Dabei handelt es sich in Fig. 1 um eine Muffe 1 und in Fig. 2 um eine Schiebemuffe 2. Beide Preßfittingelemente 1, 2 sind charakterisiert durch einen hakenförmig, im Querschnitt nahezu dachartig ausgebildeten einen Runddichtring (hier nicht dargestellt) aufnehmenden Bereich 3 und einen daran anschließenden, der Einschubseite des mit dem Preßfittingelemente 1, 2 zu verbindenden Leitungsrohres (hier nicht dargestellt) abgewandten zylindrischen Bereich 4.

Fig. 3 zeigt eine Übergangsmuffe 5 mit Innengewinde, Fig. 4 ein Übergangsstück 6 mit Außengewinde. Beide Preßfittingelemente 5, 6 sind charakterisiert durch einen Sechskantbereich 7, an den zum Kontern ein Maulschlüssel (hier nicht dargestellt) ansetzbar ist. Um den Zerspanungsaufwand zu reduzieren, wird ein Ausgangsmaterial erzeugt, das entweder über die ganze Länge oder reduziert auf diesen Bereich mit einer äußeren Sechskantkontur versehen ist. Die in den Fig. 5 und 6 dargestellten Preßfittingelemente 8, 9 sind vom Typ her identisch mit denen gemäß denen von Fig. 3 und 4, aber mit dem Unterschied, dass sich an den den Dichtring aufnehmenden hakenförmigen Bereich 3 noch ein kurzer zylindrischer Abschnitt 10 anschließt. In Fig. 7 ist ein 90 Grad Übergangswinkel mit Innengewinde dargestellt und in Fig. 8 in Seitenansicht ein Deckenwinkel 12. Auch diese Preßfittingelemente 11, 12 sind generell für das vorschlagene Herstellverfahren geeignet, auch wenn der Zerspanungsaufwand gezwungenermaßen größer ist als für rein rotationssymmetrische Preßfittingelemente. Im Falle des Deckenwinkel 12 wird man die Befestigungsplatte 13 separat herstellen und durch Schweißen oder Löten mit dem eigentlichen Preßfittingelement verbinden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines metallischen Pressfittingelementes,

- mit einem hakenförmig, im Querschnitt nahezu dachartig ausgebildeten, einen Runddichtring aufnehmenden Bereich und einem daran anschließenden zylindrischen Bereich, der der Einschubseite des mit dem Pressfittingelement zu verbindenden Leitungsrohres abgewandt ist,
- wobei als Ausgangsmaterial für das Pressfittingelement ein Voll- oder Hohlstab erzeugt wird, der spanabhebend bearbeitet wird, und
- wobei die zu verpressenden Bereiche des Pressfittingelementes nach Form und Wanddicke den zu verpressenden Bereichen eines aus Blech kalt formgepressten Pressfittingelementes entsprechend durch spanabhebende Bearbeitung so ausgebildet werden,
- dass die so hergestellten Pressfittingelemente plastisch verformbar sind, um mittels eines das Pressfittingelement zusammen mit einem darin eingeschobenen Leitungsrohr umfassenden, mindestens zwei Pressbacken aufweisenden Presswerkzeuges nach dem Ansetzen und Schließen der Pressbacken, eine unlösbare und dichte Verbindung zwischen dem Pressfittingelement und dem Leitungsrohr zu bilden und
- dass während des Verpressens die Pressbacken sowohl auf den hakenförmig ausgebildeten Bereich einschließlich des darin eingelegten Runddichtringes, als auch auf den der Einschubseite abgewandten zylindrisch ausgebildeten Abschnitt des Pressfittingelementes so einwirken können, dass die Scheitelbereiche des hakenförmig ausgebildeten Bereiches überwiegend im Durchmesser verringert und die an den Scheitelbereich angrenzenden Bereiche des hakenförmigen Bereiches aufeinander zugedrückt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Voll- oder Hohlstab durch Stranggießen erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst ein Stranggußknüppel hergestellt wird, der anschließend in einem ein- oder mehrstufigen Walzverfahren zu einem Voll- oder Hohlstab umgeformt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst ein Stranggußknüppel hergestellt wird, der anschließend in einem ein- oder mehrstufigen Schmiedeprozeß in einen Voll- oder Hohlstab umgeformt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst ein Stranggußknüppel hergestellt wird, der anschließend in einem ein- oder mehrstufigen Ziehprozeß in einen Voll- oder Hohlstab umgeformt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Voll- oder Hohlstab durch Strangpressen erzeugt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der stranggepresste Voll- oder Hohlstab anschließend einem ein- oder mehrstufigen Schmiedeprozess unterworfen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der stranggepresste Voll- oder Hohlstab anschließend einem ein- oder mehrstufigen Ziehprozess unterworfen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangsmaterial für das Preßfittingelement ein geschmiedeter Voll- oder Hohlrohling erzeugt wird, dessen äußere Kontur mit Aufmaß angenähert der Fertigkontur entspricht und die Fertigkontur durch einer spanabhebende Bearbeitung erzeugt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass für Preßfittingelemente mit einem für ein ansetzbares Haltewerkzeug aufweisenden Bereich ein Voll- oder Hohlstab erzeugt wird, der über die ganze Länge eine als Fertigkontur geeignete äußere Kontur aufweist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass für Preßfittingelemente mit einem für ein ansetzbares Haltewerkzeug aufweisenden Bereich ein geschmiedeter Rohling erzeugt wird, der einen solchen Bereich aufweist, der gegebenenfalls auch der spanabhebenden Bearbeitung unterzogen wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass der für ein Haltewerkzeug geeignete Bereich als äußere Kontur einen Sechskant aufweist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die spanabhebende Bearbeitung ein Drehen ist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, dass als Material ein unlegierter C-Stahl verwendet wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, dass als Material ein nichtrostender hochlegierter Stahl verwendet wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein nichtrostender hochlegierter Stahl mit der Bezeichnung X5CrNiMo17-12-2 mit der Werkstoffnummer 1.4401 verwendet wird.

17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein nichtrostender hochlegierter Stahl mit der Bezeichnung X6CrNiMoTi17-12-2 mit der Werkstoffnummer 1.4571 verwendet wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, dass als Material ein Rotguss verwendet wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rotguß mit der Bezeichnung CuSn2ZnPb mit der Werkstoffnummer 2.1098.01 verwendet wird.

20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rotguß mit der Bezeichnung CuSn5ZnPb mit der Werkstoffnummer 2.1096.01 verwendet wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Material eine Kupfer-Zink-Legierung (Messing) verwendet wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass vor der spanabhebenden Bearbeitung gegebenenfalls das Ausgangsmaterial einer Wärmebehandlung unterzogen wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das fertigerstellte Preßfittingelement gegebenenfalls einer Wärmebehandlung unterzogen wird.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass bei aus hochlegiertem Stahl hergestellten Pressfittingelementen die Wärmebehandlung ein Glühen bei ca. 1100°C ist mit einer Abkühlung in reduzierender Atmosphäre.