DE2231924A1 - THORN FOR PUNCHING BLANKS WHEN MANUFACTURING PIPES - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Dorn zum Lochen von Rohrblöcken und betrifft insbesondere einen zusammengesetzten Dorn, der so ausgebildet ist, daß er bei hohen !Temperaturen sehr gute Festigkeitseigenschaften aufweist und insbesondere eine gute Stoßfestigkeit besitzt.The invention relates generally to a mandrel for piercing pipe blocks, and more particularly relates to one composite mandrel which is designed in such a way that it has very good strength properties at high temperatures and in particular has good impact resistance.

Solche Lochdorne sind hohen mechanischen und thermischen Beanspruchungen ausgesetzt, wenn sie benutzt werden, um Blöcke zu lochen, aus denen Rohre hergestellt werden sollen. Hierbei muß sich das vordere Ende bzw. die Spitze des Dorns abnutzen, und nach dem Lochen einer bestimmten Anzahl von Blöcken erscheinen längs der Oberfläche des Dorns mehr oder weniger tiefe Risse oder Bruchstellen. 'Wenn ein solcher Dorn als für seinen Verwendungszweck geeignet betrachtet werden soll, muß er es ermöglichen, nacheinander eine größere anzahl von Eohrblöcken zu lochen, ohne daß sich die Dornspitze in einem solchen Ausmaß abnutzt, oder daß Risse in einem solchen Ausmaß entstehen, daß der DornSuch piercer plugs are exposed to high mechanical and thermal loads when they are used, to punch blocks from which pipes are to be made. The front end or the tip must be here of the mandrel wear and after punching a certain number of blocks appear along the surface of the mandrel more or less deep cracks or breaks. 'When such a mandrel is considered suitable for its intended use is to be, it must make it possible to punch a larger number of Eohrblocks one after the other without the mandrel tip wears or cracks to such an extent that the mandrel

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als abgenutzt betrachtet werden muß. Bin Dorn, der aus einer Legierung besteht, die zum Lochen von Rohrblöcken aus hartem Stahl, z.B. einem Stahl für Kugellager, geeignet ist, kann sich in vielen Fällen beim Lochen von Blöcken aus weicheren Stählen als höchst ungeeignet erweisen, da er sich zu schnell abnutzt. Andererseits kann sich ein zum Lochen von Blöcken aus weicheren Stählen gut geeigneter Dorn in manchen Fällen als unzweckmäßig erweisen, wenn Blöcke aus härteren Stählen gelocht werden sollen. Besonders große Schwierigkeiten ergeben sich bezüglich der Abnutzung des Doms beim Lochen von Blöcken aus weichen Stählen, wenn die Walztemperatur der Blöcke etwa 1200 bis 1250° C beträgt, denn bei diesen Temperaturen besteht die Gefahr einer zu schnellen Abnutzung der Dornspitze. Die Legierungen, aus denen Dorne zum Lochen bzw. Walzen härterer Stähle hergestellt werden, eignen sich somit nicht zum Lochen oder !malzen weicher Stähle der genannten Art, da diese Legierungen keine · ausreichende Festigkeit bei hohen Temperaturen aufweisen.must be considered worn out. I am a thorn from a Alloy that is suitable for punching pipe blocks made of hard steel, e.g. a steel for ball bearings in many cases when punching blocks made of softer steels prove to be extremely unsuitable, as it can lead to wears out quickly. On the other hand, a mandrel that is well suited for punching blocks made of softer steels may be found in some Prove inexpedient in cases where blocks of harder steels are to be punched. Especially big Difficulties arise with respect to the wear of the dome when punching blocks of soft steels when the The rolling temperature of the blocks is around 1200 to 1250 ° C, because at these temperatures there is a risk of the mandrel tip wearing out too quickly. The alloys that make up Arbors for punching or rolling harder steels are therefore not suitable for punching or! Malting softer Steels of the type mentioned, since these alloys do not have sufficient strength at high temperatures.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, die vorstehend genannten Schwierigkeiten zu vermeiden und einen Eohrlochdorn oder Walzstopfen zu schaffen, der im Vergleich zu bekannten Dornen oder Stopfen bei hohen Temperaturen bessere Festigkeitseigenschaften aufweist, der insbesondere eine gute Stoßfestigkeit besitzt, und mittels dessen sich nacheinander Rohlinge für Bohre in größeren Stückzahlen lochen bzw. walzen lassen, als es bis jetzt möglich ist. Der erfindungsgemäße Dorn ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß er einen Hauptkörper aus einer bestimmten Legierung aufweist, der mit einer angeschweißten Spitze aus einer Legierung mit niedrigem Kohlenstoffgehalt versehen ist, welche bei hohen Temperaturen eine besonders hohe Festigkeit besitzt.The invention is now based on the object to avoid the difficulties mentioned above and to create a piercing plug or roller plug which, in comparison to known thorns or plugs at high temperatures has better strength properties, in particular has good shock resistance, and by means of which blanks for drilling in large numbers are perforated one after the other or let it roll as it is possible up to now. The mandrel according to the invention is characterized in particular by that it has a main body made of a certain alloy, with a welded tip made of a Alloy with a low carbon content is provided, which has a particularly high strength at high temperatures owns.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:The invention and advantageous details of the invention are described below with reference to schematic drawings explained in more detail using exemplary embodiments. It shows:

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Pig. 1 schematisch einen Rohrlochdorn in einer Seitenansicht; Pig. 1 schematically a tubular piercer in a side view;

Pig. 2 eine Wiedergabe eines axialen Schnitts durch einen Rohrlochdorn nach dem Lochen von 196 Rohlingen;Pig. 2 shows a reproduction of an axial section through a tubular piercer after 196 blanks have been pierced;

Fig. 3 bei a einen axialen und einen radialen Schnitt durch einen Dorn bekannter Art nach dem Lochen von 165 Rohlingen und bei b einen axialen und einen radialen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Dorn nach dem Lochen von 196 Rohlingen; und3 at a shows an axial and a radial section through a mandrel of a known type after 165 has been punched Blanks and at b an axial and a radial section through a mandrel according to the invention after punching 196 blanks; and

Fig. 4 schematisch den Verlauf der in Fig. 3 dargestellten Schnittflächen bei den Dornen.FIG. 4 schematically shows the course of the one shown in FIG. 3 Cut surfaces at the thorns.

Bei jedem der vier nachstehend beschriebenen Beispiele wurden aus Flußstahl bestehende Rohrlinge nach dem Mannesmann-Verfahren zu Rohren verarbeitet und zu diesem Zweck zunächst gelocht. Dem betreffenden Rohling wurde dann eine fortschreitende Schraubbewegung erteilt, während der ortsfeste Dorn dazu diente, längs der Achse des Rohlings eine zentrale öffnung auszubilden. In allen Fällen bestanden die Rohlinge aus einem Flußstahl, der 0,17% Kohlenstoff, 0,30% Silizium und 1,5% Mangan enthielt, während der Rest aus Eisen und den üblichen Verunreinigungen bestand. Die Rohlinge hatten eine Gesamtlänge von 2400 mm, und der größte Dorndurchmesser betrug 52 mm. Die Loch- bzw. Walztemperatur lag zwischen 1200 und 1230° C, und die Rohlinge wurden unter Verwendung eines ortsfesten Dorns verarbeitet» In jedem Fall wurde der Dorn so oft benutzt, bis er als abgenutzt betrachtet werden mußte. Zwischen je zwei aufeinander folgenden Arbeitsgängen wurde der Dorn mit Wasser auf eine !Temperatur von etwa 300 C abgekühlt, und es wurden zwei Arbeitsspiele je Limite durchgeführt.In each of the four examples described below, tubing made of mild steel was made using the Mannesmann process processed into tubes and initially perforated for this purpose. The blank in question was then a progressive screwing movement granted, while the stationary mandrel served to along the axis of the blank a to train central opening. In all cases the blanks consisted of a mild steel containing 0.17% carbon, Contained 0.30% silicon and 1.5% manganese, while the remainder consisted of iron and the usual impurities. the Blanks had a total length of 2400 mm and the largest mandrel diameter was 52 mm. The piercing or rolling temperature was between 1200 and 1230 ° C, and the blanks were processed using a stationary mandrel » In each case the mandrel was used until it was considered worn out. Between each two on top of each other following operations, the mandrel was cooled with water to a temperature of about 300 C, and there were carried out two work cycles per limit.

Beispiel 1example 1

Ls wurden mehrere Rohrlochdorne aus einer Legierung hergestellt, die 0,03% Kohlenstoff enthielt, ferner 0,48% Silizium, 0,95% Hangan, 15»5% Chrom, 59»0% nickel, 1?>5%Several tubular mandrels were made from an alloy made, which contained 0.03% carbon, further 0.48% Silicon, 0.95% hangan, 15 »5% chromium, 59» 0% nickel, 1?> 5%

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Molybdän, 5jO% Wolfram, 1,5% Eisen sowie als Rest die bei Legierungen mit niedrigem Nickelgehalt üblichen Verunreinigungen. Mit Hilfe solcher Dorne wurden Rohlinge der vorstehend genannten Art verarbeitet, bis der Dorn als abgenutzt zu betrachten war, und es zeigte sich, daß es möglich war, mit Hilfe eines Dorns 134 bis 165 Rohlinge zu lochen. Wach dem Lochen von 165 Rohlingen wurde der betreffende Dorn durchgeschnitten, geschliffen und geätzt; der Verlauf der Schnittflächen ist aus Fig. 4 ersichtlich. Fig. 3 zeigt bei a die Wiedergabe von Photographien der Schnittflächen. Aus"dieser Darstellung ist ersichtlich, daß die Dornspitze in einem gewissen Ausmaß abgenutzt wurde, und daß der Dorn im übrigen nur wenige, jedoch tiefe Risse aufwies.Molybdenum, 5jO% tungsten, 1.5% iron and the remainder the Alloys with low nickel content common impurities. With the help of such mandrels, blanks of the above said type processed until the mandrel was considered worn out, and it turned out that it was possible was to punch 134 to 165 blanks with the help of a mandrel. After punching 165 blanks, the relevant mandrel was cut, ground and etched; the history of the cut surfaces can be seen from FIG. Fig. 3 shows at a the reproduction of photographs of the cut surfaces. From "this representation it can be seen that the mandrel tip was worn to a certain extent, and that the mandrel had only a few but deep cracks.

Beispiel 2Example 2

Es wurden mehrere Dorne aus einer Legierung hergestellt, die 0,25% Kohlenstoff, 0,40% Silizium, 0,90% Mangan, 29,0% Chrom, 5»5% Molybdän und 1,0% Eisen enthielt, während der Rest aus Kobalt bestand, und wobei die bei Legierungen mit niedrigein Kobaltgehalt üblichen 'Verunreinigungen vorhanden waren. Die aus dieser Legierung hergestellten Dorne erwiesen sich beim Lochen von härterem Stahl, z.B, von Kugellagerstahl, als brauchbar, doch zeigten Versuche, Rohlinge aus dem oben genannten Flußstahl zu lochen, daß diese Legierung für diesen Zweck nicht geeignet war. Es konnten mit Hilfe eines solchen Dorns nur 14 bis 40 Rohlinge gelocht werden, bis der Dorn infolge seiner Abnutzung unbrauchbar geworden war. Nach dem Lochen von 40 Rohlingen wurde der Dorn durchschnitten, geschliffen und geätzt. Hierbei zeigte es sich, daß die Spitze des Dorns abgenutzt und der Dorn unbrauchbar geworden war.Several mandrels were made from an alloy containing 0.25% carbon, 0.40% silicon, 0.90% manganese, Contained 29.0% chromium, 5 »5% molybdenum and 1.0% iron, while the remainder was cobalt and the impurities common in alloys with low cobalt content were present. The mandrels made from this alloy proved to be useful when punching harder steel, e.g., of ball bearing steel, as useful, but experiments have shown To punch blanks from the above-mentioned mild steel that this alloy was not suitable for this purpose. With the help of such a mandrel, only 14 to 40 blanks could be punched, until the mandrel was due to its wear and tear had become unusable. After 40 blanks had been punched, the mandrel was cut, ground and etched. Here it showed that the tip of the spike was worn and the mandrel had become unusable.

Beispiel 3Example 3

Es wurden mehrere Dorne aus einer Legierung hergestellt, die im wesentlichen die gleiche Zusammensetzung hatte wie die im Beispiel 2 genannte Legierung, die Jedoch einen niedrigeren Kohlenstoffgehalt aufwies. Diese Legierung hat sich als zum Lochen von Rohteilen, die z.B. aus Kugellager-Several mandrels were made from an alloy having substantially the same composition as the alloy mentioned in Example 2, but which had a lower carbon content. This alloy has than for punching raw parts, e.g. from ball bearing

stahl bestehen, als besonders geeignet erwiesen. Die Legierung enthielt 0,03% Kohlenstoff, 0,41% Silizium, 0,91% Mangan, 28,8% Chrom, 0,3% Wickel, 4,7% Molybdän und 0,45% Eisen, während der Rest aus Kobalt bestand, wobei die bei solchen Legierungen üblichen Verunreinigungen vorhanden waren. Nach dem Lochen von 25 Rohlingen mußten diese Dorne als abgenutzt betrachtet werden; ein solcher Dorn wurde in der beschriebenen Weise geschnitten, geschliffen und geätzt. Hierbei zeigte es sich, daß sich die Dornspitze stark abgenutzt hatte. Man konnte feststellen, daß sich mit Hilfe dieser Dorne nur 16 bis 25 Rohlinge lochen ließen.made of steel, proved to be particularly suitable. The alloy contained 0.03% carbon, 0.41% silicon, 0.91% Manganese, 28.8% chromium, 0.3% winding, 4.7% molybdenum and 0.45% Iron, while the remainder was cobalt, with the impurities common in such alloys being present was. After punching 25 blanks, these mandrels had to be regarded as worn; such a thorn was in cut, sanded and etched in the manner described. It was found that the tip of the mandrel was severely worn would have. It was found that only 16 to 25 blanks could be punched with the help of these mandrels.

Beispiel 4Example 4

Es wurde ein Dorn hergestellt, der einen aus der Legierung nach dem Beispiel 3 gegossenen Hauptkörper aufwies, und der im Wege der Auftragschweißung mit einer Spitze aus der Legierung nach dem Beispiel 1 versehen wurde. Hierbei zeigte es sich, daß es mit Hilfe dieses zusammengesetzten Dorns möglich war, 196 Rohlinge zu lochen, bis der Dorn als abgenutzt betrachtet werden mußte. Nach dem Lochen von 196 Rohlingen wurde der Dorn entsprechend den vorstehenden Beispielen geschnitten, geschliffen und geätzt. lig. 2 zeigt die Wiedergabe einer Photographie der Schnittfläche dieses Doms, aus der ersichtlich ist, daß die Dornstütze im wesentlichen unversehrt war, während der Hauptkörper des Dorns mehrere Risse von geringer Tiefe aufwies. In Fig. 3 sind bei b Photographien der Schnittflächen dieses Dorns wiedergegeben, aus denen ersichtlich ist, daß dieser Dorn zahlreichere Risse aufweist als der bei a dargestellte Dorn; jedoch sind diese Risse bei dem bei b dargestellten Dorn weniger tief, was sich auf die nutzbare Lebensdauer des Dorns vorteilhaft auswirkt.A mandrel was produced which had a main body cast from the alloy according to Example 3, and that by way of build-up welding with a tip the alloy according to Example 1 was provided. It turned out that with the help of this compound Dorns was able to punch 196 blanks until the mandrel had to be considered worn out. After punching The mandrel was cut, ground and etched in 196 blanks according to the preceding examples. lig. 2 shows the reproduction of a photograph of the cut surface of this mandrel, from which it can be seen that the mandrel support is essentially was intact, while the main body of the mandrel showed several cracks of shallow depth. In Fig. 3 are at b Photographs of the cut surfaces of this thorn are reproduced, from which it can be seen that this thorn is more numerous Has cracks than the mandrel shown at a; however, these cracks are fewer in the case of the mandrel shown at b deep, which has a beneficial effect on the useful life of the mandrel.

Die Ergebnisse der vier vorstehend beschriebenen Beispiele sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.The results of the four examples described above are summarized in the following table.

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^₁ C 31 Mn Cr η Mo W Co >. *>«*?■ *»££"^ ₁ C 31 Mn Cr η Mo W Co>. *> «*? ■ *» ££ "

Rohlinge grundBlanks basic

S 1 0,03 0,48 0,95 15,5 59,0 17,5 5,0 - 1,5 134-165 ^Jgse*"S 1 0.03 0.48 0.95 15.5 59.0 17.5 5.0 - 1.5 134-165 ^ Jgse * "

^CT 2 0,25 0,40 0,90 29,0 - 5,5 - Rest 1,0 14-40 Abgenutz- ^CT 2 0.25 0.40 0.90 29.0 - 5.5 - rest 1.0 14 - 40 worn

^ te Spitze ,^ te tip,

ο 3 0,03 0,41 0,91 28,8 0,3 4,7 - Rest 0,45 16-25 Abgenutz- cnο 3 0.03 0.41 0.91 28.8 0.3 4.7 - remainder 0.45 16-25 worn cn

f> te Spitze ,f> te tip,

σο 4 Körper aus Legierung 3 mit Spitze aus'Legierung 1 196 Oberfl.-σο 4 body made of alloy 3 with tip made of alloy 1 196 surface

RisseCracks

Aus der vorstehenden Tabelle und den Figuren ist ersichtlich, daß es mit Hilfe eines aus der Legierung nach dem Beispiel 1 hergestellten Dorns möglich ist, 134 bis 165 Rohlinge einer bestimmten Art zu lochen, daß jedoch der Dorn danach stark ausgeprägte tiefe öberflächenrisse aufweist. Ferner geht aus der Tabelle hervor, daß" es mit Hilfe eines Dorns aus der Legierung nach dem Beispiel 3 nur möglich ist, 16 bis 25 Eohlinge zu lochen, bis der Dorn durch die Abnutzung unbrauchbar geworden ist. Weiterhin ist aus der Tabelle und den Figuren zu ersehen, daß es ein Dornkörper aus der Legierung nach dem Beispiel 3» der mit einer angeschweißten Spitze aus der Legierung nach dem Beispiel 1 versehen worden ist, ermöglicht, nicht weniger als 196 Hohlinge zu lochen, bis der Dorn unbrauchbar geworden ist. Vergleicht man die Teile a und b von Fig. 3₅ erkennt man, daß der zusammengesetzte Dorn zwar eine größere Anzahl von Oberflächenrissen aufweist, daß jedoch diese ßisse weniger tief sind als bei einem Dorn, der ausschließlich aus der Legierung nach dem Beispiel 1 besteht. Außerdem ermöglicht es der zusammengesetzte Dorn, mindestens 20% mehr Eohlinge zu lochen, als es mit Hilfe des Dorns nach dem Beispiel 1 ■ möglich ist. Sowohl der Hauptkörper des Dorns aus der Legierung nach dem Beispiel 3 als auch seine Spitze aus der Legierung nach dem Beispiel 1 weist einen sehr niedrigen Kohlenstoffgehalt von 0,03% auf. Somit wird die bei hohen Temperaturen benötigte Festigkeit dadurch erreicht, daß der Hauptkörper aus der Legierung nach dem Beispiel 3 mit einer angeschweißten Spitze aus der Legierung nach dem Beispiel 1 versehen wird, obwohl sich mit Hilfe eines Dorns, der vollständig aus der Legierung nach dem Beispiel 1 besteht, nur die üblichen Ergebnisse erzielen lassen. Der zusammengesetzte Dorn nach der Erfindung ermöglicht es somit, eine -t-ombinationswirkung zu erzielen, die sich erheblich von den Teilwirkungen der einzelnen Bestandteile oder ihrer Summe unterscheidet.From the table above and the figures it can be seen that with the aid of a mandrel made from the alloy according to Example 1 it is possible to punch 134 to 165 blanks of a certain type, but that the mandrel then has very pronounced, deep surface cracks. The table also shows that "with the aid of a mandrel made from the alloy according to Example 3, it is only possible to punch 16 to 25 blanks until the mandrel has become unusable due to wear. Furthermore, the table and the figures It can be seen that a mandrel body made of the alloy according to Example 3, which has been provided with a welded-on tip made of the alloy according to Example 1, enables no fewer than 196 hollow parts to be punched until the mandrel has become unusable the parts a and b of Fig. 3 ₅ it can be seen that although the composite mandrel having a greater number of surface cracks that, however, these are ßisse less deep than in a mandrel that consists exclusively of the alloy according to the example 1 enables addition. the composite mandrel can punch at least 20% more blanks than is possible with the aid of the mandrel according to example 1. Both the main body of the mandrel made from the alloy according to de In example 3, as well as its tip made from the alloy according to example 1, has a very low carbon content of 0.03%. Thus, the strength required at high temperatures is achieved in that the main body made of the alloy according to Example 3 is provided with a welded-on tip made of the alloy according to Example 1, although with the aid of a mandrel made entirely of the alloy according to the example 1, only allow the usual results to be achieved. The composite mandrel according to the invention thus makes it possible to achieve a combination effect which differs considerably from the partial effects of the individual components or their sum.

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Alle in den Unterlagen enthaltenen Angaben und Merkmale werden, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind, als erfindungswesentlich beansprucht.All information and characteristics contained in the documents are compared, as far as they are individually or in combination are new to the state of the art, claimed as essential to the invention.

Ansprüche:Expectations:

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Claims (4)

ANSPRÜCHEEXPECTATIONS 1 .J Dorn zum Lochen von Rohlingen zum Herstellen von Rohren, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn einen Hauptkörper aufweist, der mit einer angeschweißten Spitze versehen ist, und daß sowohl der Hauptkörper als auch die Spitze aus Legierungen mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,20% besteht.1 .J mandrel for punching blanks for the manufacture of pipes, characterized in that the mandrel has a main body which is provided with a welded-on tip, and that both the main body and the tip are made of alloys with a carbon content of less than 0, 20% exists. 2. Dorn nach Anspruch 1 zum Lochen von zur Herstellung2. mandrel according to claim 1 for punching for manufacture von Rohren zu verwendenden Rohlingen aus Flußstahl "bei einer Walζtemperatur zwischen etwa 1200 und 1250° C, dadurch gekennzeichnet , daß sowohl►der Hauptkörper des Dorns als auch die angeschweißte Spitze einen Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,04% aufweist.of pipes to be used blanks made of mild steel "at a Whale temperature between about 1200 and 1250 ° C, thereby characterized in that both ►the main body of the Both the mandrel and the welded-on tip have a carbon content of less than 0.04%. 3· Dorn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Hauptkörper· des Dorns aus einer Kobaltlegierung besteht, die unter anderem 20 bis 35% Chrom, 0,10 bis 0,50% Nickel und 3,0 bis 6,0% Molybdän enthält, und daß die Spitze des Dorns aus einer Nickellegierung besteht, die 12 bis 18% Chrom, 55 bis 60% Nickel, 15 bis 20% Molybdän und etwa 5% Wolfram enthält.3 · mandrel according to claim 1 or 2, characterized in that the main body · of the mandrel from a Cobalt alloy, which contains 20 to 35% chromium, 0.10 to 0.50% nickel and 3.0 to 6.0% molybdenum, among other things, and that the tip of the mandrel is made of a nickel alloy containing 12 to 18% chromium, 55 to 60% nickel, 15 to 20% Contains molybdenum and about 5% tungsten. 4. Dorn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkörper des Dorns aus einer Kobaltlegierung besteht, die unter anderem 25 bis 30% Chrom, 0,20 bis 0,40% Nickel, 4,0 bis 5,0% Molybdän, 0,25 "bis 0,50% Silizium, 0,50 bis 1,0% Mangan und weniger als 1,0% Eisen enthält.4. mandrel according to claim 1 or 2, characterized in that the main body of the mandrel consists of a Cobalt alloy, which includes 25 to 30% chromium, 0.20 to 0.40% nickel, 4.0 to 5.0% molybdenum, 0.25 "to 0.50% silicon, 0.50 to 1.0% manganese and less than 1.0% Contains iron. 209885/0838209885/0838