DE2211129A1

DE2211129A1 - Verfahren zur Herstellung von Rohren aus Kompoundmatenal

Info

Publication number: DE2211129A1
Application number: DE19722211129
Authority: DE
Inventors: Jan Dipl Ing Roberts fors Nilsson (Schweden)
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1971-03-15
Filing date: 1972-03-08
Publication date: 1972-09-21
Also published as: JPS5522166B1; US3807032A; SE358098B

Description

Verfahren zur Herstellung von Rohren aus Kompoundmaterial

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Rohren aus Kompoundmaterial durch Strangpressen eines Rohlings, der aus einem Rohr aus einem Metall und aus einem Mantel aus einem anderen Metall besteht und aus einer eine Matrize, einen Dorn und ein Druckmittel enthaltenden Druckkammer durch die genannte Matrize herausgepreßt wird.

Es ist z.B. durch die DT-OS 1 777 197 (CH-PS 509 113) bekannt, durch hydrostatisches Strangpressen von sogenanntem Kompoundmaterial Draht oder Stangen mit einem Kern aus einem Material und einem diesen umschließenden Mantel aus einem anderen Material so herzustellen, daß eine sehr gute Verbindung zwischen Kern und Mantel erreicht wird.

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Durch die deutsche Offenlegungsschrift 2 125 570 ist es weiter bekannt, daß auch Rohre durch hydrostatisches Strangpressen hergestellt werden können. In diesem Fall enthält die Druckkammer einen Dorn in der Matrizenöffnung und das Material wird durch den Spalt zwischen Dorn und Matrize herausgepreßt.

Bei der Herstellung von Rohren mit zwei oder mehr verschiedenen Werkstoffen durch hydrostatisches Strangpressen treten Schwierigkeiten technischer und wirtschaftlicher Art auf. In technischer Hinsicht hat es sich als schwierig erwiesen, das verwendete Druckmittel daran zu hindern, zwischen Mantel und Kern des Rohlings zu dringen, und zwar an seinem vorderen, an der Matrize anliegenden Teil. Hier können aus naheliegenden Gründen keine besonderen Dichtungsorgane angeordnet werden, wie sie am hinteren Ende des Rohlingsverwendet werden. Auch ein sehr geringes Eindringen von Druckmittel zwischen Kern und Mantel kann die Verbindung zwischen Kern und Mantel des fertigen Produkts vollständig zerstören'. In wirtschaftlicher Hinsicht ist es die Notwendigkeit, einen Teil des fertigen Produkts verschrotten zu müssen. Wenn nämlich wie üblicti der Rohling an seinem vorderen Ende so abgeschrägt wird, daß er in die entsprechende konische Mündung der Matrizenöffnung paßt, dann muß dieser abgeschrägte Teil, der einen nicht unwesentlichen Teil des Rohlings darstellt, bisher erst durch die Matrize herausgepreßt sein, bevor man ein konstantes Verhältnis zwischen den Materialquerschnittsflächen des Kerns und

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des Mantels des fertigen Produkts erhält. Ein wesentlicher Teil des produzierten Materials liegt dabei außerhalb der Produktionstoleranzen und muß verschrottet werden. Da aber Schrott aus zusammengesetzten Metallen gewöhnlich einen sehr niedrigen Wert hat, ist dies ein sehr ernsthafter wirtschaftlicher Nachteil.

Aufgabe der Erfindung ist, das Strangpreßverfahren so zu gestalten, daß einmal eine gute Haftung zwischen Kern und Mantel erreicht und zum andern ein Verschrotten von Material vermieden wird. Aufgabe der Erfindung ist weiter die Ausbildung eines geeigneten Rohlings.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende des Rohlings so geformt wird, daß zu Beginn des Pressens im wesentlichen nur der Mantel des Rohlings an der Matrize anliegt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher beschrieben, in dieser zeigen : Fig. 1 einen in einer Druckkammer angeordneten und zu verpressenden Rohling und

Fig. 2 ein Werkzeug zum Stauchen des der Matrize zugewandten Endes des Rohlings.

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Fig. 1 zeigt eine Druckkammer mit einem zylindrischen Mantel Ihr Boden besteht aus einer Stirnplatte 2. Eine Matrize 3 liegt auf der Stirnplatte, ihre Öffnung entspricht der Form und dem Durchmesser des fertigen Produkts. Ein Dichtungsring 4 dichtet zwischen der Matrize und dem Mantel. Ein Dorn 5 ist in-gewünschter Lage so in der Matrizenöffnung angebracht, daß sich zwischen Matrize und Dorn ein Spalt bildet, dessen Form und Breite der Form und Dicke des Materials des fertigen Rohres entspricht. Der gezeigte Dorn 5 wird zur Matrize hin schmaler, er kann aber auch einen konstanten Durchmesser haben. In diesem Fall kann der Dox.x Jr> axialer Richtung am Rohling fixiert sein, also während des Pressens durch die Matrize wandern. Alternativ kann der Dorn in axialer Richtung im Verhältnis zur Druckkammer mit an sich bekannten, nicht gezeigten Organen fixiert sein.

Der Rohling besteht aus einem rohrförmigen Kern 7 und einem rohrförmigen Mantel 8. Die Rohre können zueinander und zu dem Dorn einen freien Spielraum haben, so daß der Kern ohne Schwierigkeiten in den Mantel geschoben und der Rohling beim Einführen in die Druckkammer über den Dorn gezogen werden kann.

Ein dichtendes Organ in Form eines Ringes aus Plast oder einem geeigneten Metall mit einem über den Kern und den Mantel heruntergezogenen Flansch liegt auf dem hinteren Ende des Rohlings, um ein Eindringen de*s Druckmittels zwischen Kern und Mantel zu verhindern. Alternativ kann ein Dichtungsring nahe dem hinteren Ende des Rohlings zwischen Kern und Mantel angeordnet sein.

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Der Kern 7 hat eine Nut 10. Der Mantel 8 wird mechanisch oder hydrostatisch in diese Nut gepreßt, wodurch Kern und Mantel aneinander in axialer Richtung fixiert werden. Alternativ kann das Fixieren auf andere, an sich bekannte Weise geschehen, z.B. indem Kern und Mantel aneinandergeschweißt werden, wobei gleichzeitig eine Dichtung erreicht wird.

Hinter dem Rohling sitzt ein in der Kammer frei beweglicher Kolben 12 mit Dichtungsringen 13 und 14 zum Abdichten des Kolbens gegen den Mantel 1 der Kammer bzw. den Dorn 5. Der Kolben hat einen Kanal 15 mit einem Ventilkörper 16, der von einer Feder 17 belastet ist. Das Ventil gestattet, daß das Druckmittel bei einem vorausbestimmten Überdruck im Raum 18 hinter dem Kolben gegenüber dem Raum 19 vor dem Kolben vom Raum 18 zum Raum 19 strömen kann.

Das hintere Ende der Druckkammer ist nicht im einzelnen gezeigt. Bs kann auf bekannte Weise mit einem Deckel und mit einer Durchführung zum Einführen eines Druckmittels in die Kammer versehen sein_o Der Druck in der Kammer kann auf einen zum Strangpressen ausreichenden Wert erhöht werden, indem das Mittel unter hohem Druck in die Kammer gepumpt wird oder alternativ dadurch, daß nach Füllen der Kammer mit Medium ein druckerzeugender Kolben in die Kammer eingeführt wird.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird der Rohling vorteilhaft so ausgeführt, wie es in Fig.· 2 gezeigt ist.. Der Kern 7

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ist hohl und hat einen Innendurchmesser, der dem Dorn 5 freien Spielraum gibt. Der vordere Teil des Kerns wird z.B. durch Drehen abgeschrägt. Der Mantel 8 wird rohrförmig und mit einem Innendurchmesser ausgeführt, der dem Kern einen freien Spielraum läßt, er ist an seinem vorderen Ende abgeschrägt.

Kern und Mantel werden wie oben beschrieben aneinander fixiert und die erforderlichen Dichtungsorgane am hinteren Ende des Rohlings angebracht. Jetzt kann der Rohling gestaucht werden. Dies kann mit Hilfe eines Werkzeugs 20 geschehen, das in Fig. gezeigt ist. Das Werkzeug hat eine konische Vertiefung mit einem Spitzenwinkel, der zweckmäßig mit dem Winkel der entsprechenden Vertiefung in der Matrize 3 nahezu übereinstimmt. Die Vertiefung hat einen Zapfen 21, dessen Durchmesser mit dem des Dorns nahezu übereinstimmt.

Der Rohling wird auf den Zapfen 21, gesetzt und durch Ausüben einer Kraft F auf sein hinteres Ende gegen das Werkzeug gepreßt, wobei das vordere Ende des Kerns gegen den Zapfen 2 und das vordere Ende des Mantels gegen den Kern gestaucht werden. Nach dem Stauchen hat der Rohling die in Fig. 1 gezeigte Form angenommen und kann in der in Fig. 1 gezeigten Lage in die Druckkammer gesetzt werden, wonach der Druck in der Kammer auf ein zum Pressen geeignetes Niveau erhöht wird.

Indern der Rohling auf diese Weise geformt wird, liegt zu Beginn des Preßvorgangs nur der Mantel an der Matrize und nur der Kern

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am Dorn an. Die Anlagelinie zwischen Kern und Mantel zeigt daher in Richtung der Atmosphäre im Ausstoßraum, hierdurch wird vollständig und wirksam die Gefahr eliminiert, daß Druckmittel an dieser Stelle zwischen Kern und Mantel dringen kann. Dieses Risiko besteht bei den bisherigen Rohrpreßverfahren, wo die Fuge Kern-Ilantel beispielsweise auf die konische Fläche der Matrize zu gerichtet war. Das Sindringen von Druckmittel kann wesentliche Unannehmlichkeiten zur Folge haben, z.B. mangelnde Haftung zwischen Kern und Mantel.

Die Abschrägungen an Kern und Mantel werden vorzugsweise so ausgeführt, daß bei dem fertigen Rohling das Verhältnis zwischen den Materialquerschnittsflächen des Kerns und des Mantels in jedem Querschnitt rechtwinklig zur Achse des Rohlings das gleiche ist. Das fertige Produkt bekommt damit vom Anfang des Pressens an das gewünschte Verhältnis zwischen Kern- und Mantelquerschnittsfläche und ein Verschrotten von Material in der bisher üblichen Weise ist nicht mehr erforderlich.

Das Stauchen kann auch erfolgen, nachdem der Rohling in die Druckkammer eingesetzt ist. Dabei wird der Rohling in der in Fig. 2 gezeigten Form in die Druckkammer eingeführt, die verschlossen wird. Druckmittel wird in den Raum 18 geleitet und der Druck erhöht. Der Kolben 12 drückt dabei den Rohling gegen die Matrize, wobei das Stauchen geschieht, und der Kern wird zum Anliegen an den Dorn und der Mantel 8 zum Anliegen an den

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Kern 7 gebracht. Die Kraft von dem Kolben 12 wird von dem Ventil 15, 16, 17 bestimmt, das so eingestellt wird, daß man eine zum Stauchen ausreichende Kraft erhält, bevor das Druckmittel in den Raum 19 gelangt. Beim Stauchen dichtet der Rohling gegen Dorn und Matrize ab, und da das Druckmittel erst danach in den Raum 19 geleitet wird, wird eine Leckage durch die Matrizenöffnung verhindert.

Das beschriebene Verfahren und der Rohling können zur Herstellung von Rohren der verschiedensten Materialkombinationen verwendet werden. Das hat bedeutende Vorteile, da jedes Material für sich in Hinsicht auf die erforderlichen Eigenschaften, z.B. elektrische oder thermische Leitfähigkeit, Dichte, Preis, elektrische Kontaktfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Härte usw., optimal gewählt werden kann.

Das Verfahren und der Rohling können auch für Kombinationen von mehr als zwei Materialarten verwendet werden, wobei über dem Kern des Rohlings mehrere Mäntel übereinander angebracht werden.

Ebenso können Rohre mit in weiten Grenzen beliebiger Querschnittsform hergestellt werden.

Die einander zugewandten Flächen des Kerns und des Mantels werden vorteilhaft vor dem Pressen von gröberen Oxydschichten, Fett od.dgl. befreit. Ein vollständiges Entfernen von Oxyd ist jedoch

im allgemeinen nicht notwendig, sondern bei normaler Lagerung entstehende Oxydschichten können bleiben, ohne daß eine Verschlechterung der Verbindung zwischen Kern und Mantel des fertigen Produkts auftritt.

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Claims

Patentansprüche ;

1.1 Verfahren zur Herstellung von Rohren durch Strangpressen eines Rohlings, der aus einem Rohr .aus einem Metall und aus einem Mantel aus einem anderen Metall (Kompoundmaterial) besteht und aus einer eine Matrize, einen Dorn und ein Druckmittel enthaltenden Druckkammer durch die genannte Matrize herausgepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende des Rohlings (7, 8) so geformt wird, daß zu Beginn des Pressens im wesentlichen nur der Mantel (8) des Rohlings an der Matrize (3) anliegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling (7, 8) vor dem Pressen zur Anlage am Dorn (5) gebracht und so geformt wird, daß dabei in der Hauptsache nur der Kern (7) am Dorn anliegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn des Pressens die Stoßstelle von Kern und Mantel in direkter Verbindung mit dem Ausstoßraum (6) steht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Matrize so geformt ist, daß sich ein Teil ihrer Öffnung zur Druckkamer hin konisch erweitert, dadurch gekennzeichnet, daß das der Matrize zugewandte Ende des Mantels (8) vor dem Pressen unter einem Winkel abgeschrägt v/ird, der ungefähr mit dem Neigungswinkel des konischen Teils der Matrize übereinstimmt.

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5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Mantel (8) als auch der Kern (7) vor dem Pressen abgeschrägt werden, so daß ihre Dicke zu dem der Matrize (3) zugewandten Ende hin abnimmt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (8) und der Kern (7) so abgeschrägt werden, daß in jedem Querschnitt des Rohlings rechtwinklig zur Preßrichtung in dem abgeschrägten Bereich das Verhältnis zwischen den Querschnittsflächen des Kerns und des Mantels dasselbe ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (8) über den Kern (7) gezogen und axial zu diesem fixiert wird, wonach das der Matrize zugewandte Ende des Mantels durch Stauchen zur Anlage am Kern gebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Stauchen in einem besonderen Werkzeug (20) ausgeführt wird, bevor der Rohling in die Druckkammer gesetzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling (7, 8) vor dem Stauchen in die Druckkammer (19) eingeführt und danach das Stauchen ausgeführt wird, indem der Rohling gegen die Matrize gepreßt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (7) beim Stauchen zur Anlage am Dorn (5) gebracht wird.

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11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß

in der Druckkammer ein gegen das Druckmittel dichtender Kolben (12) angeordnet wird, der die Kammer in einen den Rohling enthaltenden Teil (19) und einen das Druckmittel aufnehmenden Teil (18) teilt, und daß das Druckmittel in den letztgenannten Teil geleitet und auf den Kolben eine zum Stauchen des Rohlings ausreichende Kraft ausgeübt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Stauchen das Druckmittel auch in den Teil (19) der Kammer geleitet wird, in dem sich der Rohling befindet, und danach der Druck auf ein zum Strangpressen ausreichendes Niveau gebracht wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling (7, 8) an seinem von der Matrize abgewandten Ende vor dem Pressen mit einem Dichtungsorgan (9) versehen wird, das das Druckmittel daran hindert, zwischen den Hantel und den Kern zu dringen.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (7) und der Mantel (8) vor dem Pressen zueinander so fixiert werden, daß eine axiale Verschiebung des Kerns im Verhältnis zu dem Mantel in der Druckkammer während des Strangpressens verhindert wird.

15. Rohling zum Herstellen von Rohren aus Kompoundmaterial nach dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

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der Rohling aus einem hohlen Kern (7) und einem den Kern umschließenden rohrförmigen Mantel (8) "besteht und sowohl der Kern als auch der Mantel am vorderen, zur Anlage an der Matrize vorgesehenen Ende des Rohlings abgeschrägt sind, so daß die Dicke beider zu dem genannten Ende hin abnimmt.

16. Rohling nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß Mantel und Kern so abgeschrägt sind, daß in dem ganzen abgeschrägten Bereich in jedem Querschnitt des Rohlings rechtwinklig zu seiner Achse das Verhältnis zwischen den Querschnittsflächen des Kerns und des Mantels im wesentlichen gleich ist.

1V. ll-hling nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Teil des Mantels am Kern anliegt.

18. Rohling nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Ende des Rohlings mit dichtenden Organen (9) versehen ist, um ein Eindringen von Druckmittel zwischen Kern und Mantel zu verhindern.

19. Rohling nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß Kern (7) und Mantel (8) zum Verhindern einer axialen Verschiebung zueinander fixiert sind.

20. Rohling nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (8) ao angeordnet ist, daß er den Kern (7) im wesentlichen längs des ganzen abgeschrägten Teils des Rohlings umschließt.

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21. Rohling nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Kern (7) sowie mehreren einander umschließenden rohrförmigen Mänteln (8) besteht. ■

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