DE2631562A1 - Verfahren zum walzpresslochen und einrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens - Google Patents
Verfahren zum walzpresslochen und einrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrensInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B17/00—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling
- B21B17/08—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling with mandrel having one or more protrusions, i.e. only the mandrel plugs contact the rolled tube; Press-piercing mills
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Description
Patentanwalt
D-5880 Lüdenscheid Lüdenscheid, TJ. Juli 1976 - 1
Patentanwalt A 76 105
Dlpl.-Chenrc. Friihj'of Schrumpf
D-5160 Düren
D-5160 Düren
Winnie lderi η: Firma Nippon Steel Corporation
6-3» Otemachi 2-chome,
Chiyoda-ku, Tokyo / JAPAN
Chiyoda-ku, Tokyo / JAPAN
Verfahren zum walz preßlochen und LCinrichtung
zur Durchführung dieses Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum JValzpreßlochen unter Anwendung
einer axialen Vorschubkraft auf einen Mehrkantknüppel,
anter Walzen der Knüppelkanten in einem Rundkaliber und unter inwirkunp; eines Dornkopfes im Bereich des Walzspaltes»
nwendungsgebiet der Erfindung ist das-Lochen von nahtlosen Mebal!rohren,
z. B. nahtlosen Stahlrohren.
Bekannte Verfahren cind das Preßlochverfahren und das Schräg—
Ätzverfahren sowie neuerdings das Walzpreßlochverfahren. Nach
dem Preßlochverfahren wird ein Hohlmantel durch Einsetzen eines runden oder mehrkant ip;eri Knüppels in eine Matrize und durch Einpressen
eines Dorns von einem Ende aus hergestellt. Dieses Verfahren hat im Hinblick auf die Produktgüte und die Wirtschaftlichkeit
seine Bedeutung verloren. Das Schrägwalzverfahren wird
leutzutage ein größtem Umfang eingesetzt, wobei insbesondere das Wannesmam-%rfahren weit verbreitet Lat. Aufgrund der im Rahmen
lieses Verfahrens auftretenden starken Beanspruchung des Werkstoff es-, ' benötigt man als Einsatz runde "walzknüppel hoher Güte.
Das Walzpreßlochverffihren ist neuerdings durch die Anmelderin
ans der Theorie für eine praktische Anwendung weiter verarbeitet
worden. Untersuchungen haben gezeigt, daß die in dem Werkstoff
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auftretenden Spannungen nur 1/10 bis 1/50 im Vergleich zu dem
Mannesmanfc-Verfahren betragen. Die Spannungen sind in jeder
Richtung klein. Infolgedessen ist auch die Gefahr einer Rißbildung klein; man kann Mehrkant-Stranggußstücke einsetzen.
Dieses Walzpreßlochverfahren wird an Hand der Fig. 1 erläutert.
Danach wird mittels einer von einem EinstoLzylinder 1 betätigten
Einstoßstange 2 ein Mehrkantknüppel 3-1 zwischen Walzen 4- und 4-'
eingestoßen, die von einem nicht dargestellten Walzenantrieb angetrieben werden. Vor und hinter den Walzen 4- und 4-1 befinden
sich eine Einstoßführung 5 und eine Austrittsführung 6, die das
vVerkstück 3* also den Mehrkant knüppel 3-1 und den gewalzten
Hohlmantel 3-2 auf der Mittellinie X-X führen. Die Walzen 4- und
4-' haben ein Rundkaliber. Auf die Mittellinie des Rundkalibers ist ein Dornkopf 7 ausgerichtet, der an einer Dornstange 8 sitzt
Der "Vorschub des Mehrkantknüppels beim vValzvorgang erfolgt einerseits
durch den Einstoßzylinder 1 und andererseits durch die Vorschubkraft der Walzen 4- und 4-'. Die Innenseite wird durch den
Dornkopf 7 gelocht und aufgeweitet. Die Außenfläche wird kontinuierlich durch das Walzenkaliber in eine Kreisform gewalzt
Die Bearbeitung ist beim Erreichen der Walzenebene Y-Y abgeschlossen. Dann werden der Hohlmantel 3-2 und die Dornstange 8
durch die Führungsrollen 10 geführt.
Fig. 1 a zeigt einen Schnitt durch eine Einrichtung zur Durchführung
des Walzpreßlochverfahrens, Fig. 1 b einen Schnitt nach
der Linie R-R in Fig. 1 a, Fig. 1 c einen Schnitt in der Walzenebene Y-Y und Fig. 1 d einen Schnitt nach der Linie S-S.
Dieses herkömmliche Verfahre-. ir-t dadurch gekennzeichnet, daß dei
•^uadratknüppel beim Elnstoi?en im wesentlichen gleichzeitig mit
lern Dornkopf und dem Walzenkaliber In Eingriff kommt. Einzel-Leiten
dieses bekannten Verfahrens werden an Hand der FIg, 2
und 3 erläutert,
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wo die B1Ig. 3 a, b, c, d jeweils Querschnitte nach den Linien
A-A, B-B, C-C, D-D in Fig. 2 darstellen ; die Schnittlinie D-D
entspricht der walzenebene Y-Y in Fig. 1. Wach Fig. 3 liegt in
der Stellung A-A der Fig. 2 noch kein völliger Eingriff des Knüppels 3-1 zwischen den Walzen 4 und 41 vor, auch ein Eingriff
mit dem Dornkopf 7 ist nicht vorhanden, in der Stellung B-B
greifen die ¥alzenkaliber 4-1 und 4'-1 der Walzen 4 und 41 die
Kantenbereiche 3-3 des Knüppels 3-1, und gleichzeitig kommt"· das
St^rnende des Dornlcopfes 7 die Stirnfläche des Knüppels 3-1 im
'Dieses' Eingreifen des Dornkopfes 7 ist durch einen Punkt angedeutet.
In der Stellung C-C ist der'Lochvorgang weiter fortgeschritten,
indem die Kantenbereiche 3-3 cles Knüppels und der
Dornkopf 7 eine Preßwirkung ausüben. In der Stellung D-D ist der Knüppel 3-1 im wesentlichen auf einen Kreisquerschnitt gewalzt
und der Lochvorgang ist abgeschlossen; infolgedessen ist der Hohlinontel 3-2 ausgebildet. Nach den Fi p;. 2 und 5 kommt der
Knüppel in der Stellung B-B im wesentlichen gleichzeitig mit den
"'alzen und dem Dornkopf in Eingriff. Hierin sind zwei Nachteile
bei der Einleitung des Lochvorgangs begründet. Der 1. Nachteil liegt in der Möglichkeit eines schlechten Eingriffs. Fig. 7 ist
eine Seitenansicht des Vorderendes des Dornkopfes 7 im Eingriff
mit der Stirnfläche des Knüppels 3-1· In diesem Zeitpunkt kommt
der. Knüppel 3-1 mit seinen stirnseitigen Kantenbereichengerade in einen ersten Eingriff mit den Walzenkalibern, so daß die durc
die Walzen bereitgestellte Vorschubkraft noch nicht in merklichem Ausmaß vorhanden ist. Der Beginn der Lochung erfolgt also
nur unter der Wirkung der Preßkraft F.. Die Größe der Preßkraft
F. kann eine Ausbeulung des langen, säulenförmigen Knüppels 3-1
hervorrufen. Infolge eines solchen Ausbeulens stößt der Knüppel gegen die Innenfläche der Einstoßführung 5· Hierdurch wird eine
Querkraft F~ erzeugt. Bei einem Reibungskoeffizienten a. ergibt
sich eine Reibungskraft «P-, die der Preßkraft F. entgegenwirkt.
Wenn deshalb das Lochen nur mit der Preßkraft Fx, erfolgt, überschreitet
diese Preßkraft F^ häufig merklich die Streckgrenze.
In diesem Fall wird der Knüppel 3-1 in Längsrichtung gestaucht
und beult in Querrichtung aus^ dieses bedingt eine weitere Zunahme
der Reibungskraft. Aufgrund dieser Erscheinung wird die zur Einleitung des Lochvorgangs erforderliche Preßkraft nicht
auf die Stirnseite des Knüppels 3-1 übertragen, so daß ein schlechter .Eingriff erfolgt. Zur Verringerung dieses Störeinflusses
ergreift man Gegenmaßnahmen, um die Erzeugung der Reaktionskraft des Dornkopfes beim Eingriff zu verzögern, bis
eine erhöhte Durchzugskraft von den falzen bereitsteht, indem ein Vorloch in der Stirnfläche des Knüppels 3-1 vorgesehen wird.
Dadurch wird jedoch die Abkühlgeschwindigkeit im Stirnbereich des Knüppels 3-1 im Vergleich zu den Zentralbereichen größer, so
daß die Temperatur des otirnteils beim Beginn des Lochens herabgesetzt
ist. Dadurch erhöht sich der Verformungswiderstand. Dieses kann dazu führen, daß die Preßkraft F. die Streckgrenze im
Mittelbereich des Knüppels 3-1 überschreitet, darüber·hinaus beeinflußt
das Vorloch nachteilig die Vergrößerung der Abkühlgeschwindigkeit.
Der 2. Nachteil ist in der merklichen Verschlechterung der Ungleichförmigkeit
der wanddicke im Stirnbereich des Hohlmantels zu sehen, wobei die Ungleichförmigkeit als ( maximale Wanddicke - minimale Wanddicke ) χ 100/ mittlere Wanddicke (%) gemessen
wird. Infolgedessen wird die Ungleichförmigkeit der Wanddicke im Mittelbereich verschlechtert, wenn sich dort der nachteilige
Einfluß auswirkt. Wenn man auch die Ungleichförmigkeit der Wanddicke im ßtirnbereich mittels eines Vorloches in der
Stirnfläche des Knüppels 3-1 verbessern kann, ist diese Verbesserung vom technischen Standpunkt nicht ausreichend. Es
konnten durch ausgedehnte Untersuchungen des Erzeugungsvorgangs der ungleichförmigen vvanddicke im Stirnbereich und im Mittelbereich
die nachstehenden Tatsachen festgestellt werden. Bei dem herkömmlichen Verfahren nach Fig. 7 kommt beim Lochen die Stirnfläche
des Knüppels 3-1 gleichzeitig mit dem Stirnende des Loch-
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dorns 7 und in den Kantenbereichen mit den Kalibern der Walzen 4- und A' in Eingriff. Die Verhältnisse sind der Darstellung der
Fig. 3 b ähnlich. In diesem Zeitpunkt wird durch die Walzen kaum
eine Vorzugskraft auf den Knüppel 3-1 aufgebracht, so daß bei
Beginn des Lochens nur die Freßkraft F^ zur Verfügung steht. Deshalb
hat die Preßkraft F^,, wie bereits oben beschrieben, einen
so hohen Wert, daf. die Streckgrenze des Knüppels 3-1 überschrittei
wird. Infolgedessen knickt der Knüppel 3-1 leicht aus, so daß di« Kraft F-j, geneigt zur Mittellinie 12 durch die Eeaktionskraft F2
innerhalb der Einstoßführung 5 erzeugt wird. Dadurch werden der
Dornkopf 7 und die Dornstange 8 zwangsweise abgebogen, wie dies in Fig. 7 in gestrichelten Linien dargestellt ist. Gleichzeitig
wird die Stirnfläche des Knüppels 3-1 ungleichmäßig verformt.
eil infolge dieses Ausknickens die Stirnfläche des Knüppels geneigt
zur vvalzenebene Y-Y des Walzgerüsts liegt und weil der
Merkstofffluß infolge des Ausknickens des Knüppels ungleichförmig
ist, wird dadurch der unerwünschte Zustand noch mehr gefördert. Der Werkstoff fließt nämlich mehr nach oben, also in Y-Richtung
nach Fig. 7 und weniger nach unten, also in - Y-Richtung. Diese vVirkunp; ist nicht nur in der Nähe der Stirnfläche merklich,
sondern die Abbiegung des Dornkopfes und der Dornstange werden deutlicher durch die Führung des Stirnendes. Diese Wirkung tritt
um so ausgeprägter beim Lochen des Mittelteils und des Hinterendes
des Knüppels auf. Dementsprechend ist es bei der Ausübung des herkömmlichen Preßlochverfahrens notwendig ein Vorloch im
Stirnende des Knüppels anzuwenden. Doch auch wenn ein Vorloch vorgesehen ist, wird die Länge des Loches durch die Ungleichförmigkeit
der Wanddicke auf das 25-fache des Innendurchmessers des Hohlmantels 3-2 begrenzt.
Fig. 6 stellt die Ung]eichförmigkeit der Wanddicke im Abstand 1d
(d=Außendurchmesser des Rohres) vom Stirnende dar.. Auf der
Abszisse ist der Wert L/d aufgetragen, der das Verhältnis des .
Abstandes vom Eintrittspunkt des Knüppels in das Kaliber zur Spitze des Dornkopfes zum Außendurchmesser des Rohres angibt.
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Der Abstand L ist die Differenz der gedrückten Länge K - dem
Abstand M. der Spitze des Dornkopfes v<
n der Walzenebene. Das herkömmliche Verfahren hat den ;.ert L/d = 0; die Ungleichförjnigkeit
der ^-.mddicke ist ohne Vorloch 50 %; auch mit Vorloch betrag
die Ungleichförmigkeit der Wanddicke noch 22 %. rienr. kein Vor loci,
vorhanden ist, wird die Ausbringung merklich verschlechtert. Es ist außerordentlich schwierig das Vorloch warm zu formen, ohne
dadurch die Form des Paiüppels zu verschlechtern. Infolgedessen
muß das Vorloch kaltgeformt werde. Da jedoch der Knüppel vor dem walzen in Abschnitten der zwei- bis dreifachen Lochlänge aufgeheizt
und unterteilt und geschnitten wird, kann das Vorloch iiianchmal nicht angebracht werden. Y/enn das Vorloch warmgeformt
wird,ist seine Maßhaltigkeit schlecht. Man erzielt keine ausreichende
/nrk-samkeit. Die Stirnfläche wird verfonnt. Der Knüppe"
kanr nicht durch die Einstoßführung 5 treten, wenn andererseits
ein zu großes Spiel der Einstoßführung 5 vorgesehen ist, kann der Knüppel 3-1 nicht zentral gehalten werden. Infolgedessen wire
die Unfrleichförmigkeit der Wanddicke größer, was nachteilig ist.
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines wirtschaftlichen
Verfahrens zum Walzpreßlochen, das ohne Vorloch ausgeführt
werden kann und eine hohe Maßgenauigkeit und i'ormhaltigkeit des gelochten Rohres gewährleistet.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die
alzen die Knüppelkanten greifen und den KnüpOel zentrieren,
bevor der Dornkopf mit dem Axialbereich des Knüppels in Eingriff kommt.
Die Erfindung: verringert merklich die Ungleichförmigkeib der
Vvanddicke des gebildeten Hohlmantels oder Rohres. Infolgedessen
erhält man eine hohe Ausbringung. Es lassen sich Metallrohre
hoher Güte herstellen.
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auf | die anliegenden Zeichnungeft erläutert, in denen | |
_7_ 2631562 | 1 | Schnitte einer bekannten Einrichtung |
Eine Ausführungsform nach, der Erfindung wird im folgenden unter | zum 'Aalzpreßlochen, | |
Bezugnahme | 2 | s- den Verformungsganp eines Knüppels, |
darstellen: | 3 | verschiedene Querschnitte für einzelne . |
I1Ig. | Stufen des Verformungsganges, | |
4 | den Verformungsgang: im Rahmen des Ver | |
i'ig. | fahrens nach der Erfindung, | |
Fig. | verschiedene Schnitte durch einzelne | |
Stufen des Verformungsganges, | ||
Fig. | 6 | ein Schaubild der Ungleichförmigkeit der |
Wanddicke in Abhängigkeit von verschiedenen | ||
Parametern, | ||
7 | eine Seitenansicht für den Eingriff des | |
Fig. | Knüppels mit der Spitze des Dornkopfes | |
nach dem Stand der Technik, | ||
8 | eine Seitenansicht des Eingriffs der Spitze | |
Fig. | des Knüppels mit der Spitze des Dornkopfes | |
nach der Erfindung und | ||
9 | das Verhältnis des Knüppelquerschnitts | |
zum vValzkaliber. | ||
Fig. | ||
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Im Rahmen der ürfindunp; konnten die folgenden Tatsachen durch
Versuche bestätigt werden.
1. Selbst wenn der Dornkopf 7 zusammen mit der Dornstange 8
durch die Führungsrollen 10 zentral gehalten wird, wird der Dornkopf
7 an der Dornstange 8 abgeknickt, wenn nicht der Knüppel
genau auf der Mittelachse X-X vor dem Dornkopf 7 geführt wird. Dann kann man beim Lochen kein Hohr gleichförmiger Wanddicke erhalten.
2. Selbst wenn der Knüppel auf der Mittelachse X-X zugeführt wire
wird das Knüppelende durch die Preßkraft beim Auftreten auf den Dornkopf verformt und dadurch exzentrisch, wenn nicht der Knüppe
fest auf der Einstoßseite ausgerichtet wird. Gleichzeitig wird die ungleichmäßige Belastung auf den "Dornkopf 7 übertragen, so
daß eine Kraft geneigt zur Mittellinie erzeugt wird, was eine Ausbiegung bedingt. Dadurch wird die Dornstange ausgeknickt und
man erhält eine ungleichförmige wanddicke.
3. Damit der Knüppel fest auf der Mittelachse X-X auf der Einstoßseite
gehalten wird, hält man am besten die sirnseitigen Kantenbereiche des Knüppels mit Hilfe der Walzen. Wenn dann eine
Ausbiegung des Knüppels aufgrund der Preßkraft auftritt und die Kraftrichtung ' geneigt zur Mittellinie ist, so
daß eine exzentrische Belastung auf den Dornkopf einwirkt, kann man keinen merklichen nachteiligen Einfluß erwarten.
Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Fig. 4 und 5 erläutert,
v/obei die Fig. 5 a, b, c, d jeweils Schnitte längs der
Linien A'-A; H-B1, C?-(7, If-If in Fig. 4 darstellen. Fig. 5 a entspricht
der Stellung A'-A1 in Fig. 4, wo die Kaliber 4-1 und 4'-1
der Walzen 4, 4' gerade die Kantenbereiche 3-3 des Knüppels 3-1
fassen. Nach der Erfindung ist in dieser Stellung die Spitze des Dornkopfes 7 nicht mit der Stirnfläche des Knüppels 3-1 in Eingriff.
Fig. 5 b entspricht der Stellung B-B1 in Fig. 4,wo die
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Kantenbereiche 3-3 bereits teilweise verforint sind und die
Spitze des Dornkopfes immer noch nicht mit der Stirnfläche des
Knüppels 3-1 in Singriff ist. In der Stellung C-C1 gemäß
Pig. 5 c kommt die Spitze des Dornkopfes 7 mit der Stirnfläche
des Knüppels 3-1 in Eingriff. In diesem Zeitpunkt wird der
Knüppel 3-1 durch die falzen 4,4-' festgehalten, so daß die verschiedenen
Achsen mit der Mittellinie des «Valzspaltes übereinstimmen.
VIfT1. 5 d entsprechend der Stellung D'-D1 in J"ig. 4 zeigt
den Zustand, wo der Knüppel 3-1 im wesentlichen vollständig in
inen Kreisquerschnitt gewalzt ist und wo das Lochen im wesentlichen
abgeschlossen ist. Man hat bereits einen Hohlmantel 3-2.
In den Fig. M- und 5 ist die Strecke L von der Eintrittsebene des
Valzspaltes zur Spitze des Dornkopfes der Differenz der maximaler gedrückten Länge K und dem Abstand M von der Walzenebene zur
Spitze des üornkopfes gleich. Der Eintrittspunkt A'-A1 in den
Walzspalt ist um den Abstand L von der Spitze des Dornkopfes 7 weggerückt. Bevor der Knüppel die Lage des Dornkopfes 7 erreicht,
ind die Kantenbereiche bereits ausreichend gewalzt und zwischen den Walzen festgehalten, so daß auch ohne Vorloch und bei zentraler
Ausrichtung des Dornkopfes 7 das Zentrum des Knüppels und das Zentrum des Dornkopfes miteinander übereinstimmen. Die Ausbiegung
des Knüppels infolge der Preßkraft und die aufgrund dieser /^usbiegung geneigt zur Mittellinie wirksame Kraft, werden
durch die Walzkraft vor dem Dornkopf in die Mittellinie umgelenkt Die Ungleichförmigkeit der «anddicke im Stirnbereich wird verbessert.
Fig. 8 zeigt in Seitenansicht das Auftreffen des Stirnendes des
Dornkopfes 7 auf die Stirnfläche des Knüppels 3-1. In diesem
Zeitpunkt werden die stirnseitigen Kantenbereiche des Knüppels 3t1 bereits durch die nalzkaliber ausgewalzt. Die schraffiert
dargestellten Bereiche 13 und 13' sind bereits mit den Walzen in
Eingriff. Durch Walzen und Halten des Knüppels 3-1 vor dem Dornkopf 7 in der beschriebenen Weise werden die beiden Nachteile
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des herkömmlichen Verfahrens ausgeschaltet. Zunächst einmal ka:
man einen schlechten Eingriff unterdrücken, indem der Druckkraft1
die von den Walzen 4- und 4-1 auf die Eckenbereiche des Knüppels
übertragene Durchziehkraft überlagert wird, Die Größe der durch di(
Walzen erzeugten Druchziehkraft ist geringfügig kleiner als die Walzkraft in diesem Zeitpunkt, doch ist diese Kraft zur Unterstützung
des Eingriffs genügend groi?. Die zweite Schwierigkeit
hinsichtlich einer ungleichförmigen Wanddicke kann in folgender A'eise verbessert werden. Die bei dem herkömmlichen Verfahren
auftretende Kraft F^geneigt zur Mittellinie X-X an der Spitze
des Dornkopfes, die sich aus der Preßkraft F. und der Reaktionskraft Fp an der E'instoßführung zusammensetzt, wird nach der Erfindung
durch die Walzkraft F. und F1^ in die Richtung X-X unmittelbar
vor dem Dornkopf umgelenkt. Dadurch kann die Ausknickung des Knüppels durch das 'walzen und Festhalten der Kanten-·
bereiche korrigiert werden. Deshalb lier;t die Achse des
Knüppels -5-1 unmittelbar vor dem Dornkopf koaxial mit der Achse desselben und fällt mit der Mittellinie X-X zusammen. Die Lochformung
beginnt im Mittelbereich,und der Werkstofffluß ist
symmetrisch, so daß man eine gleichförmige Wanddicke erhält.
Nach der vorstehenden Beschreibung werden die Eingriffsverhältnisse
um so besser, je größer der v.ert L/d ist$ entsprechend
wird die Ungleichförmigkeit der wanddicke verringert. Fig. 6
zeigt in Abhängigkeit von L/d die Ungleichförmigkeit der Twanddicke
für den Fall L/d = 0, daß der Eingriffspunkt und die Spitze des Dornkopfes nach dem Stand der Technik übereinstimmen,
für den Fall L/d ^- 0, daß der Eingriffspunkt gegenüber der
Spitze des Dornkopfes auf die Austrittseite verschoben ist, und für den Fall L/d ^- 0, daß der Eingriffspunkt gegenüber der
Spitze des Dornkopfes auf die Eintrittseite verschoben ist. In dem Maße wie L/d größer wird,wird die Ungleichförmigkeit der
Wanddicke im Abstand d vom Stirnende allmählich verbessert. Die Ungleichförmigkeit der Wanddicke zeigt eine merkliche Verbesserung
für den Wert L/d = 0,15, auch wenn kein Vorloch vorgesehen
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ist. Die Ungleichförmigkeit der -.'aiiddicke ergibt ^ich ohne Vorloch
auf einen «ert von etwa 25 % bei L/d
> O,15, was keine praktische Schwierip;keit bedeutet. An dieser Stelle L/d
> 0,15 kommt der durch die Erfindung erzielte Fortschritt deutlich zum
Ausdruck.
wenn L/d έ0,15 ist, werden die Kautenbereiche des Knüppels ineinem
solchen Auumafi durch v.'alzen verformt, daß eine Ausbiegung
des Stirnendes des Knüppels durch die Treßkraft ausgeschlossen ist. Der Knüppel wird in zentraler Ausrichtung zwischen den
Walzen gehalten. Der Vvert L/d kann durch den Kaliberdurchmesser
( d = Rohrdurchmesser ), den '.ialzendurchmesser R0 im Fußpunkt des
Kalibers, die Dicke h des Knüppels, die Breite b des Knüppels und der. Abstand M zwischen der »alzenebene und der Spitze des
Dorntopfs nach der Einstoßseite dargestellt werden, wenn
Quadratknüppel in einem Rundkaliber gewalzt werden. In Fig. (9)
ist der Kaliberquerschnitt 4—1 in der Ebene A'-A' in "Fig. 4
SL
und der Kaliberquerschnitt 4—1, in der Ebene B'-B1. Bei Rechteckknüppeln
wird zunächst der Kantenbereich gemäß Fig. 5 a von dem Kaliber eingezogen. Kach i'ip:. 9 hat der dieser Stellung entsprechende
v/alzenradius R den wert:'
^2J ν2; u;
Die Abnahme Δ h an einer Kante ist in dieser Stellung:
;)2 - (|)2 ' (2) Die gedrückte Länge K des Kantenbereichs ist:
T1 (3)
es gilt L=K-M
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BAD ORIGINAL
fuis den Gleichungen (1), (2), (5), (4) folgt
L/d =
0 2
- M
Beim Walzen von Knüppeln mit Polygon—querschnitt oder bei Anwendung
von Kalibern anderer Form kann man den Wert L/d in ähnlicher Weise erhalten.
Der Wert L/d kann aus den Größen RQ, d, b, h, M berechnet werden.
Der Zusammenhang mit der Ungleichförmigkeit der Wanddicke ist außerordentlich deutlich. Die Genauigkeit ist im Vergleich mit
anderen Verfahren groß und läßt sich leicht rechnerisch erfassen. Cm Hinblick auf die Ursachen der Ungleichförmigkeit 'der Wanddicke
cann man auch die ftalzenanstellkraft in Rechnung stellen. Doch
lie quantitative Auswertung dieser Beziehung ist schwierig.
außerdem kann man die deziehung mit der Walzengreiffläche in
liesem Bereich berücksichtigen. Hierbei ist ein grundsätzlicher Fehler durch die Voraussetzungen der Berechnung dieser Fläche ge
eben. Die Beziehung mit der Ungleichförmigkeit der Wanddicke ist schlechter als mit L/d.
Die Variablen in der obigen Gleichung (5) sollen im Hinblick auf praktische Erfordernisse in den nachstehenden Grenzen liegen:
2 | ,5 | S/Il | R0/d | <8 = |
0 | .96 | (6) |
0 | ,7 | < SS |
b/d | S/Il | 1 | ,2 | (7) |
0 | ,7 | < | b/d | < | d | (8) | |
0 | M | < | (9) | ||||
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Die Ober- und Untergrenzen sind folgendermaßen bestimmt.
Gleichung (6) gibt die Grenzen fur den -.Valzendurchmesser; die
ntergrenze berücksichtigt den abfall des Kaliberdrucks und die
Verringerung der i/nl zenfestigkeit und die Obergrenze berücksichtigt
das Ansteigen des Drehmoments und der Walzcngröße.
Gleichung (7) bestimmt die Breite des Knüppels, deren Untergrenze
die Füllung des Kalibers und deren Obergrenze die nachteilige Auswirkung eir.er Über füllung berücksichtigt. Die Untergrenze der
Gleichung (8) berücksichtigt die Füllung des Kalibers und die Obergrenze berücksichtigt den Kaliberwinkel, der nicht· zu groß
wer:it:L darf und nicht den Kaliberdruck beeinträchtigen darf*
Die Untergrenze der C-leic-uuiif·: (9) gewährleistet, daß die Formung
in der Walzenebene abgeschlossen ist. Denn für M<0 setzt sich die Dehnung des Innendurchmessers über die walzenebene hinaus
fort, v/as zu einer Vergrößerung der Ungleichförmigkeit der Wandstärke,
zu einer Verschlechterung der Form der Außenfläche und zu einer Vergrößerung der opaltrisse führt. Die Obergrenze der
Gleichung (9) begrenzt die Kosten des L'ornkopfes. Jeder Faktor
a ird im Rahmen der Gleichungen (6), (7), (8), (9) sowie der
Gleichung (5) festgelegt. Je größer die -werte von RQ, b, h sind,
um so größer wird der wert L/d; je kleiner die vierte von d, M
sind, um so größer wird der Wert L/d.
Die Form des Dornkopfes ist in den Fig. 1,2,4 dargestellt.
Jedoch kann man mit einer entsprechenden Form etwa einer flachen Stirnfläche eine gleiche Wirkung erzielen. Der Durchmesser des
Vorloches beträgt 0,125d.
Es ergibt sich keine Verschlechterun;· der Güte des Rohres, wenn
man L/dg 0,15 wählt. Im Hinblick auf die Obergrenze von L/d ist
ein wert von etwa 0,4 unter Berücksichtigung der Auslegung und der Bemessung einer Locheinrichtung zweckmäßig. Ein Vorloch im
Knüppel wird im Rahmen der Erfindung unnötig. Der gegenseitige
Eingriff wird erleichtet. Nicht nur die Ungleichförmigkeit der '.Vanddicke in der .Nähe des otirnendes, sondern auch die Ungleich-
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_ 14- -
förmigkeit der Sanddicke im Mittelbereich des Rohres wird verbessert,
da hierauf der Einfluß vom Stirnende zurückwirkt. Im Nahmen der Erfindung ist unter Mehrkantknüppel ein Knüppel mit
iinem zumeist quadratischen Querschnitt zu verstehen. Doch auch ibgerundete Kanten sind zulässig. Man kann auch geringe Unleichmäßigkeiten
der Seitenflächen zulassen. Im Rahmen der Erfindung
kann man eine Vielzahl von angetriebenen oder nicht anetriebenen Führungsrollen auf der Einstoßseite der Lochmaschine
vorsehen.
!Ils Ausführungsform der Erfindung ist die Lochung mit einem
iialzendurchmesser von 420 mm, einem V/alzspalt von 4- mm, einem
ialiberdurchmesser von 94-, 1 mm und mit V/erten L = 14· mm und
i/d = 0,15 sowie L = 28 mm und L/d = 0,3 durchgeführt worden. Die Ungleichförmigkeit der W-anddicke beträgt 22 % bzw. 12 %
egenüber einer Ungleichförmipckeit der Vianddicke von 51 % nach
einem herkömmlichen Verfahren ohne Vorlochung. Wenn man mehrere i/alzenpaare oder einen polygonalen Querschnitt der Knüppel anwendet
oder wenn man einen nicht metallischen Werkstoff verarbeitet, kann man ähnliche Wirkungen erzielen.
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Claims (4)
1.jVerfahren zum Walzpreßlochen unter Anwendung einer axialen
Torsonubkraft auf einen Mehrkantknüppel, unter Walzen der
Knüppelkanten in einem Rundkaliber und unter Einwirkung eines Dornkopfes im Bereich des Walzspaltes, dadurch gekennzeichnet,
daß die walzen die Knüppelkanten greifen und den Knüppel zentrieren,
bevor der Dornkopf mit dem Axialbereich des Knüppels
in Eingriff kommt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lochen durch den Dornkopf in einem Abstand vom Anfang des lalzspaltes
von mehr als dem 0,15-fachen des Außendurchmessers des
Rohres erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lochen durch den Dornkopf ohne Vorlochen der Stirnfläche
des Knüppels erfolgt.
4. Einrichtung zum Walzlochpressen nuch einem der Ansprüche
1 bis 3 mit zwei Walzen mit Rundkaliber, mit einem Vorschubstempel
und mit einem Lochdorn, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche des Dornkopfes in Walzrichtung gesehen in einem Abstand
von der Anfangsfläche des Walzspaltes angeordnet ist.
609883/0434
Le
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