DE102018005356A1

DE102018005356A1 - Verfahren und Herstellungsvorrichtung zur Herstellung eines Rohrs sowie entsprechend hergestelltes Rohr

Info

Publication number: DE102018005356A1
Application number: DE102018005356.4A
Authority: DE
Inventors: Matthias Bechtold
Original assignee: Neumayer Tekfor Engineering GmbH
Current assignee: Neumayer Tekfor Engineering GmbH
Priority date: 2018-07-05
Filing date: 2018-07-05
Publication date: 2020-01-09

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Rohrs (1). In einem ersten Schritt (10) werden zwei Außenkanten (2) eines Blechs miteinander verschweißt, sodass sich eine Schweißnaht ergibt. In einem zweiten Schritt (11) werden Unebenheiten der Schweißnaht mittels eines Rundknetprozesses ausgeglichen. Dabei schließt sich der zweite Schritt (11) frei von einem Ziehprozess an den ersten Schritt (10) an. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein entsprechend hergestelltes Rohr somit eine Herstellungsanlage (100) zur Herstellung eines Rohrs (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Rohrs, ein entsprechend hergestelltes Rohr sowie eine Herstellungsvorrichtung zur Herstellung eines Rohrs.
Präzisionsrohre sind hohlzylindrische Rohre mit einem runden oder mehrkantigen Querschnitt, die sich durch eine hohe Maßgenauigkeit in Bezug auf Außendurchmesser, Innendurchmesser oder Wandstärke auszeichnen.
Solche Rohre werden im Stand der Technik aus Blechmaterial erzeugt (siehe z. B. DE 563 468 ). Das Blech wird dafür gebogen, bis zwei Außenkanten des Blechs miteinander in Kontakt stehen. Es wird also z. B. eine geschlossene Kreisform erzeugt. Die Stoßfuge wird anschließend verschweißt. Durch die Schweißnaht entstehen Unebenheiten in Form von lokalen Erhöhungen und/oder Vertiefungen. Um diese Unebenheiten zu egalisieren, werden Erhebungen, wie sie sich durch den Schweißwulst ergeben, durch Hobeln oder Schaben abgetragen (siehe z. B. DE 27 58 138 C2 oder DE 25 12 486 A1 ). Anschließend wird das Werkstück beispielsweise einem Ziehprozess unterzogen (siehe DE 521 446 ). So kann beispielsweise innen kalibriert werden, indem das Werkstück über einen Dorn gezogen wird.
Nachteilig bei dem Ziehprozess als Kaltumformung ist der zusätzliche Arbeitsgang nach dem Schweißen und überdies die sich dadurch ergebende Reduzierung der ursprünglichen Wandstärke.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren und eine Herstellungsvorrichtung zur Herstellung eines Rohrs und insbesondere eines Präzisionsrohrs anzugeben, die eine Alternative zum Stand der Technik darstellen.
Die Aufgabe löst die Erfindung durch ein Verfahren zur Herstellung eines Rohrs.
Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte:

In einem ersten Schritt werden zwei Außenkanten eines - vorzugsweise gebogenen - Blechs miteinander verschweißt, sodass sich eine - vorzugsweise axial entlang einer Längsachse des Rohrs verlaufende - Schweißnaht ergibt.
In einem zweiten Schritt werden Unebenheiten der Schweißnaht mittels eines Rundknetprozesses ausgeglichen.
Dabei schließt sich der zweite Schritt an den ersten Schritt an. Der zweite Schritt schließt sich frei von einem Ziehprozess an den ersten Schritt an.

Im erfinderischen Verfahren wird in einem ersten Schritt wie im Stand der Technik ein Schweißprozess an einem Blech ausgeführt. Das Schweißen führt zu einer Schweißnaht und damit auch zu unerwünschten Unebenheiten des Rohrs. Diese Unebenheiten (dies bezieht sich auch auf Unebenheiten, die ggf. durch die mechanische Entfernung (also ein Abtragen) der Schweißwulst erzeugt werden) werden erfindungsgemäß in einem zweiten Schritt durch einen Rundknetprozess ausgeglichen. Es findet somit vor allem kein Ziehprozess wie im Stand der Technik statt. Somit schließt der zweite Schritt unmittelbar bzw. ohne Ziehprozess an den ersten Schritt an. Je nach Ausgestaltung können auch andere Behandlungsschritte - außer einem Ziehprozess - an dem Rohr vor dem zweiten Schritt vorgenommen werden. Alternativ können (wie bereits angedeutet) vor dem zweiten Schritt Unebenheiten, z. B. Erhebungen mechanisch zumindest teilweise entfernt oder reduziert werden.
Bei dem erzeugten oder hergestellten Rohr handelt es sich insbesondere um ein Präzisionsrohr. In einer Ausgestaltung handelt es sich insbesondere um ein Stahlpräzisionsrohr, sodass auch das verwendete Blech aus einem Stahl besteht.
Die Erfindung bezieht sich somit auch auf ein Verfahren zum Bearbeiten eines Rohrs, das durch das Verschweißen eines Blechs erzeugt worden ist. Dabei werden Unebenheiten der Schweißnaht - z. B. nach einem mechanischen spanabhebenden Zwischenschritt - durch einen Rundknetprozess ausgeglichen. Die Ausführungen zu dem vorgenannten Herstellungsverfahren beziehen sich somit entsprechend auch auf das Verfahren zum Bearbeiten eines Rohrs.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens handelt es sich bei den Unebenheiten um eine Schweißwulst und/oder um Erhebungen und/oder um Vertiefungen und/oder um aus einem Schabprozess sich ergebende Strukturen. In dem zweiten Schritt werden somit entweder unerwünschte Strukturen ausgeglichen, die sich unmittelbar aus dem Schweißprozess ergeben, oder es werden Unebenheiten reduziert, die aus einer Nachbehandlung des verschweißten Blechs resultieren. Unter Schabprozess sei dabei jegliche mechanische Bearbeitung der Schweißnaht und deren Umgebung verstanden. In der letzten Variante wird somit durch den Schabprozess ein Teil der Unebenheiten reduziert und eine weitere Glättung der Oberfläche folgt im zweiten Schritt durch den Rundknetprozess.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens findet vor dem ersten Schritt ein vorbereitender Schritt statt, in welchem das Blech so gebogen wird, dass zwei Außenkanten zumindest teilweise aneinander anliegen.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst der zweite Schritt zusätzlich zum Ausgleichen der Unebenheiten mindestens eine weitere Umformung des Rohrs. In dieser Ausgestaltung wird somit das Rohr im zweiten Schritt durch den Rundknetprozess umgeformt und es werden in diesem gleichen Rundknetprozess auch die Unebenheiten ausgeglichen. Mit anderen Worten: Das Ausgleichen der Unebenheiten wird Teil einer weiteren Verarbeitung des Rohrs. Das weitere Verarbeiten des Rohrs ist beispielsweise das Erzeugen einer vom durchgehenden Zylinder abweichenden Form oder das Erzeugen von Krümmungen usw.
Die Erfindung löst die Aufgabe weiterhin durch ein Rohr, das mit dem Verfahren nach einem der vorangehenden Ausgestaltungen oder durch die folgende Herstellungsvorrichtung hergestellt worden ist. Dabei ist das Rohr infolge eines Rundknetprozesses frei von Unebenheiten um eine Schweißnaht herum. In einer Ausgestaltung hat das Rohr infolge des Rundknetprozesses eine von einem Zylinder mit einem runden oder mehreckigen Querschnitt abweichende Form.
In einer Ausgestaltung des Rohrs handelt es sich bei dem Blech als Ausgangsmaterial um Bandstahl.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Herstellungsanlage zur Herstellung eines Rohrs mit dem Verfahren nach einem der vorangehenden Ausgestaltungen.
Die Herstellungsanlage weist eine Schweißvorrichtung und eine Rundknetvorrichtung auf. Die Rundknetvorrichtung erlaubt es, Unebenheiten einer mit der Schweißvorrichtung erzeugte Schweißnaht des Rohrs auszugleichen.
In einer Ausgestaltung dient die Rundknetvorrichtung weiterhin dazu, dass die Form des Rohrs verändert wird. Dies geschieht in Ergänzung zu dem Ausgleichen der Unebenheiten.
Die Schweißvorrichtung und die Rundknetvorrichtung können auch auf separate Einheiten verteilt sein. Entsprechend kann sich die Erfindung auf nur auf eine Rundknetvorrichtung beziehen, die dafür ausgestaltet ist, den Rundknetprozess zum Ausgleichen der Unebenheiten auszuführen.
Im Einzelnen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Verfahren, das erfindungsgemäße Rohr und die erfindungsgemäße Herstellungsvorrichtung auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die den unabhängigen Patentansprüchen nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigen:

1 eine räumliche Darstellung eines Rohrs,
2 ein Flussdiagramm einer Ausgestaltung zur Herstellung eines Rohrs und
3 eine schematische Darstellung einer Herstellungsvorrichtung zur Herstellung eines Rohrs.

Die 1 zeigt ein Rohr 1, das aus einem gebogenen Blech erzeugt worden ist. Dabei sind die Außenkanten 2 des Blechs durch einen Biegeprozess miteinander in Kontakt gebracht worden. In einem nächsten Schritt ist durch einen Schweißprozess eine Schweißnaht entlang dieser Außenkanten 2 erzeugt worden, sodass die eigentliche Rohrform entsteht. Die Schweißnaht verläuft dabei in Längsrichtung entlang der Längsachse 3. Die beim Schweißen sich bildenden Unebenheiten wurden anschließend an den Schweißvorgang durch ein Rundkneten egalisiert, sodass sich eine glatte Oberfläche ergibt.
Angedeutet ist, dass durch den Rundknetprozess - in der dargestellten Variante - eine Vertiefung in die zylindrische Form des Rohrs 1 eingebracht worden ist. Dies verdeutlicht, dass in dieser Variante das Egalisieren der Unebenheiten im zweiten Schritt ein Teil einer generellen Formveränderung des Rohrs 1 durch den Rundknetprozess ist. Der separate Schritt des Ziehprozesses im Stand der Technik wird somit erfindungsgemäß vermieden und das mit dem Ziehprozess erzielte Ausgleichen der Unebenheiten in das weitere Umformen des Rohrs einbezogen. Die gezeigte Umformung ist eine Vertiefung, kann jedoch auch eine Erhöhung oder eine andere beliebige Abweichung von der zylindrischen Form sein.
Die 2 zeigt in einem Ausführungsbeispiel den Ablauf des Herstellungsverfahrens. In einem vorbereitenden Schritt 12 wird ein Blech so gebogen, dass zwei Außenkanten in Kontakt miteinander stehen. Im ersten Schritt 10 werden die beiden Außenkanten miteinander verschweißt. Die der Schweißnaht geschuldeten Unebenheiten werden im zweiten Schritt 11 durch einen Rundknetprozess ausgeglichen und somit im Wesentlichen beseitigt. Zwischen dem ersten Schritt 10 und dem zweiten Schritt 11 findet somit insbesondere kein Ziehprozess statt. Der zweite Schritt 11 kann dabei in einer Ausgestaltung eine weitere Umformung des Rohrs umfassen (siehe z. B. das Ergebnis einer solchen Ausgestaltung in 1). In einer weiteren - nicht dargestellten - Ausgestaltung wird nach dem ersten Schritt 11 die Schweißwulst durch einen Schabprozess abgetragen.
Die in der 3 dargestellte Herstellungsvorrichtung (eine alternative Beschreibung ist Herstellungsanlage) verfügt über eine Biegevorrichtung 102, über eine Schweißvorrichtung 100 sowie über eine Rundknetvorrichtung 101. Die Biegevorrichtung 102 bringt ein Blech, z. B. ein Stahlblech, in die gewünschte Form, sodass zwei Außenkanten des Blechs in Kontakt miteinander stehen. Die sich ergebende Stoßkante wird durch die Schweißvorrichtung 100 verschweißt, wobei sich eine Schweißnaht bildet. Die Unebenheiten der Schweißnaht und darum herum - oder in einer weiteren Ausgestaltung die sich infolge eines mechanischen Abtragens z. B. des Schweißwulstes sich ergebenden Unebenheiten - werden durch die Rundknetvorrichtung 101 ausgeglichen. Die Rundknetvorrichtung 101 erlaubt dabei in einer Ausgestaltung auch eine weitere Umformung des Rohrs, das aus dem Blech erzeugt worden ist.
In einer alternativen - nicht dargestellten - Variante ist lediglich eine Rundknetvorrichtung 101 vorgesehen, die dazu dient, Unebenheiten eines bereits geschweißten - und in einer Ausgestaltung in Bezug auf eine Entfernung der Schweißwulst bereits bearbeiteten - Rohrs auszugleichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 563468 [0003]
DE 2758138 C2 [0003]
DE 2512486 A1 [0003]
DE 521446 [0003]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Rohrs (1), wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst: in einem ersten Schritt (10) werden zwei Außenkanten (2) eines - vorzugsweise gebogenen - Blechs miteinander verschweißt, sodass sich eine - vorzugsweise axial entlang einer Längsachse (3) des Rohrs (1) verlaufende - Schweißnaht ergibt, in einem zweiten Schritt (11) werden Unebenheiten der Schweißnaht mittels eines Rundknetprozesses ausgeglichen, wobei sich der zweite Schritt (11) frei von einem Ziehprozess an den ersten Schritt (10) anschließt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich bei den Unebenheiten um eine Schweißwulst und/oder um Erhebungen und/oder um Vertiefungen und/oder um aus einem Schabprozess sich ergebende Strukturen handelt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Blech vor dem ersten Schritt (10) in einem vorbereitenden Schritt (12) so gebogen wird, dass zwei Außenkanten (2) zumindest teilweise aneinander anliegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der zweite Schritt (11) zusätzlich zum Ausgleichen der Unebenheiten mindestens eine weitere Umformung des Rohrs (1) umfasst.
Rohr (1), hergestellt mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Rohr (1) infolge eines Rundknetprozesses frei von Unebenheiten um eine Schweißnaht herum ist.
Rohr (1) nach Anspruch 5, wobei es sich bei dem Blech um Bandstahl handelt.
Herstellungsanlage zur Herstellung eines Rohrs (1) mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Schweißvorrichtung (100) und eine Rundknetvorrichtung (101) vorhanden sind, und wobei die Rundknetvorrichtung (101) Unebenheiten um eine mit der Schweißvorrichtung (100) erzeugte Schweißnaht des Rohrs (1) herum ausgleicht.