DE2935804A1

DE2935804A1 - Verfahren zum herstellen von rohren durch strangpressen sowie zum anbringen eines flansches an mindestens zwei rohren und vorrichtung zur ausuebung des verfahrens

Info

Publication number: DE2935804A1
Application number: DE19792935804
Authority: DE
Inventors: Johannus J Broodman
Original assignee: SCHELDE NV
Current assignee: SCHELDE NV
Priority date: 1978-09-28
Filing date: 1979-09-05
Publication date: 1980-04-10
Also published as: NL173828C; GB2031774B; DE2935804C2; GB2031774A; NL173828B; US4332156A; NL7809825A

Description

'pl.-lng. W Ur-UH₃

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raße 137
5060 Bergisd, Giadbach 3

B.V. Koninklijke Maatschappij ^MDe Scheide" Vlissingen, Niederlande

" Verfahren zum Herstellen von Rohren durch Strangpressen sowie zum Anbringen eines Flansches an mindestens zwei Rohren und Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Rohren durch Strangpressen sowie zum Anbringen eines Flansches an ' mindestens zwei Rohren.

Es ist ein Verfahren bekannt (NL-Patentanmeldung Nr. 77.11204) zum Befestigen mindestens eines Rohres an einer Platte oder einem Flansch durch Schweißen unter hohem Druck, bei dem ein Rohr über einen bestimmten Abstand in eine Bohrung in der Platte

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geschoben wird und darauf der Werkstoff des Rohres über die j I i

: Innenwand der Bohrung verschmiert und gegen diese Wand unter

, hohem Druck mittels eines Domes gepreßt wird, der in das Rohr eingeführt ist.

j Dieses Verfahren wird so ausgeführt, daß die Platte mit einem über einen vorbestimmten Abstand in die Bohrung eingeschobenen Rohr in ein Gesenk mit einem Stempel eingeführt wird, wodurch die Platte praktisch allseitig unterstützt wird. Das Gesenk und der Stempel sind mit Bohrungen versehen, die miteinander fluchten, um einen Durchlaß für das Rohr bzw. für den Dorn zu schaffen. Der Durchmesser des Doms ist so gewählt, daß er genau passend in das Rohr eingeschoben und in diesem durch die Bohrung im Gesenk oder des Stempels von der entgegengesetzten Plattenoberfläche zu der Oberfläche hin bewegt werden kann,von der das Rohr in die Platte über einen vorbestimmten Abstand ' eingeschoben worden ist. Das Ende des Domes im Rohr liegt in der Bohrung im gegenüberliegenden Stempel bzw. Gesenk. Danach wird eine derartige Druckkraft durch das Gesenk und den Stempel J auf die Platte ausgeübt, daß die Platte und das Rohrende verformt werden, wodurch der Werkstoff der Platte in der Nähe der ; Bohrung und der Werkstoff des Rohrendes, das in die Bohrung ;

eingeführt ist, unter Verformung des Werkstoffes mit einer !

großen Kraft gegen den Dorn gedrückt wird. Danach wird der Dorn ! so unter Aufrechterhaltung des Druckes auf die Platte aus der I

Bohrung herausgezogen, daß der Werkstoff des Rohrendes über die |

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darunterliegende Wand der Bohrung verschmiert wird und eine Schweißverbindung entsteht. Dieses Verfahren beinhaltet eine große Anzahl von Verfahrensschritten, nämlich unter anderem die Herstellung der Rohre und die Herstellung des Flansches mit Bohrungen zur Aufnahme der geforderten Anzahl von Rohren sowie das Einführen der Rohre in die entsprechenden Bohrungen des Flansches und das Einführen eines Domes in jedes Rohr. Danach wird die Einheit derart einem Druck ausgesetzt, daß der Werkstoff zu fließen beginnt und daß der Werkstoff des Rohres über die Wand der Bohrung im Flansch durch das Herausziehen des Domes verschmiert wird und eine Druckschweißung zwischen dem Rohr und dem Flansch entsteht. Jede Schweißung muß auf Qualität und Dichtigkeit kontrolliert werden.

Die Erfindung bezweckt ein Verfahren zu schaffen, mit dem sowohl Rohre und Flansche als eine Einheit gleichzeitig geformt werden können.

Das Strangpressen von Rohren ist bekannt. Wenn das Strangpressen! gestoppt wird bevor das Ausgangswerkstück völlig stranggepreßt

ist, erhält man ein Rohr, mit einem einstückig mit diesem verbundenen Flansch.

Versucht man mehr Rohre mit einem gemeinsamen einstückigen

Flansch strangzupressen, so erfüllen die auf diese Weise herge- !

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-Erstellten Rohre nicht die gestellten Forderungen. Die einander zugewandten Seiten der Rohre sind unvollständig, da die Wandstärke dort geringer ist als an anderen Stellen des Rohrumfanges. Mit anderen Worten die Innenwand und die Außenwand der

Rohre sind nicht konzentrisch zueinander, wobei der Wandteil mit ] geringerer Wandstärke an der Innenseite der Rohre liegt. j

Bis jetzt ist es nicht möglich, einen Flansch mit zwei oder mehreren Rohren durch Strangpressen herzustellen, wobei die Rohre über ihre gesamte Länge und den gesamten Umfang den gleichen Querschnitt und gleiche Wandstärke haben.

Die Erfindung bezweckt, genauer gesagt, ein Verfahren zum gleichzeitigen Ausbilden eines Flansches mit einer Anzahl von Rohren durch Strangpressen vorzusehen, das die vorerwähnten ; Nachteile beseitigt. '

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Rohre .j

unter gleichzeitiger Bildung eines gemeinsamen Flansches [ stranggrepreßt werden, wobei der unter Druck fließende Werkstoff! des Ausgangswerkstückes (Rohling) in einem vorbestimmten Ab- I stand vor den Stranpreßöffnungen für die Rohre gezwungen wird, j axial und radial in und durch einen Ubergangsraum zu fließen, I der zwischen den besagten Öffnungen und dem Raum vorgesehen ist,' der für den Flansch bestimmt ist.

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Bei dem bekannten Strangpressen der vorbeschriebenen Art erfolgt der Fluß des Werkstoffes von dem Strangpreßraum zu den Strangpreßöffnungen, d.h. zwischen axial in der Mittellinie des Strangpreßraumes und radial in der Ebene der Strangpreßplatte. Diese letztere Flußrichtung weist einen scharfen Knick auf, wenn die entsprechende Strangpreßöffnung erreicht wird, wodurch eine Unterbrechung oder Verkleinerung des Flusses eintritt, die zu der vorerwähnten ungleichmäßigen Werkstoffverteilung in der Rohrwand führt. Dadurch daß die oben angegebene Stromverteilung so beeinflußt wird, daß kein oder kaum ein radialer Fluß in der Nähe des Eingangs der Strangpreßöffnungen erfolgt, wird eine gleichemäßige Verteilung des fließenden Werkstoffes erreicht, durch die Rohre mit einer gleichmäßigen Wandstärke über den gesamten Querschnitt und über die gesamte Länge erhalten werden.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Ausüben des vorbeschriebenen Verfahrens, die eine Strangpresse mit einem hin- und herbewegbaren Kolben und einem Strangpreßraum umfaßt, wobei der Strangpreßraum an der dem Kolben abgewandten Seite durch eine Strangpreßplatte verschlossen ist, die mit der

gewünschten Anzahl von Strangpreßöffnungen versehen ist, durch

; die sich je ein vorzugsweise stationärer Dorn erstreckt. Der Grund durch den bei einem nicht in der vorbeschriebenen ι

ι j

j Weise beeinflußten Fluß die Wandteile der stranggepreßten Rohre,!

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S- I

die einander zugewandt sind, geringere Wandstärke haben, ist j wahrscheinlich darin zu erblicken, daß zwischen dem außerhalb ! der Dorne liegenden Raum und dem von den Dornen eingeschlossenen j

Raum eine Druckdifferenz auftritt. Durch diese Druckdifferenz können sich Dorne gegeneinander bewegen, was eine nicht zentrische Stellung und damit einen Unterschied der Wandstärke der stranggßpreßten Rohre bewirkt.

Zur Bildung des vorgenannten Ubergangsraumes ist im Strangpreßraum zwischen der Strangpreßplatte und dem Ausgangswerkstück (Rohling) ein Element angeordnet, das den Übergangsraum und zusammen mit der auswärts gerichteten Seite Jedes Domes einen Spalt bildet. Die Strangpresse kann daher im Prinzip von bekannter Art mit einem Kolben sein, in dessen Kolbenraum das | besagte Element angeordnet ist. Durch die Anwesenheit dieses Elementes wird der Fluß des Werkstoffes so beeinflußt, daß in ! der Höhe der Ebene der Strangpreßplatte ein hauptsächlich axialer: Fluß herrscht. Der besagte Knick im Fluß ist von der Strangpreß- j

platte zu der zum Kolben hin gerichteten Seite des Eelementes ! verlagert, so daß der Fluß in der Höhe der Strangpreßplatte nicht mehr vom Knick beeinflußt wird.

Vorzugsweise ist das Besagte Elemente ein kreisförmiger Ring, dessen Innenseite in einem Abstand von dem die Dorne umschreibenden Kreis l^egt, der etwa gleich der Wandstärke der

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¹ strangzupressenden Rohre ist.

Andere Ausführungen des Elementes sind möglich, solange zwischen der nach außen gerichteten Seite des Itafangs der Dorne und der Innenwand des Elementes der besagte Spalt gebildet wird. Über den Rest des Umfanges der Dorne kann die Innenwand des Elementes im Prinzip willkürlich sein, wie nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben werden wird.

Schließlich betrifft die Erfindung einen Flansch mit mindestens zwei Rohren, wobei der Flansch und die Rohre aus einem einzigen Ausgangswerkstück (Rohling) in einem Stück stranggepreßt sind.

:Anhand der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele dargestellt j sind, wird die Erfindung näher beschrieben. Dabei zeigen:

'■ Fig. 1 schematisch einen Schnitt durch eine Strangpresse,

in der die Erfindung angewandt ist; Fig. 2 eine Draufsicht auf die Strangpreßplatte;

Fig. 3 eine Anzahl von möglichen Ausbildungen des Elementes und

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Flansches mit Rohren, wie er gemäß der Erfindung hergestellt wird.

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Die Strangpresse, die in nicht dargestellter Weise beheizbar ist umfaßt ein Gehäuse 1, einen darin hin- und herbewegbaren Kolben 2, in dem eine stationäre Brücke 3 angeordnet ist, mit der Dorne 4 verbunden sind, die sich durch den Kopf 5 des Kolbens 2 hindurch in Strangpreßöffnungen 6 in der Strangpreßplatte 7 hindurcherstrecken, die ihrerseits von einem Rahmen 8 getragen ist. In dem Strangpreßraum 9, der durch den Kopf 5 des Kolbens 2 an einer Seite und durch die Strangpreßplatte 7 an der anderen Seite begrenzt ist, ist ein Element 10 angeordnet, das die ! Form eines flachen scheibenförmigen ^Kinges mit einer Öffnung | 11 hat, die den vorerwähnten Übergangsraum bildet. Zwischen der Wand der Öffnung 11 und der Außenseite der Dorne 4 ist ein Spalt 12 ausgebildet. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Dorne 4 und drei Strangpreßöffnungen 6 vorhanden.

Die Arbeitsweise der Strangpresse ist folgende:

Zwischen den Ring 10 und dem Kopf 5 des Kolbens 2 wird ein I aas Ausgangswerkstoff hergestellter Rohling 16 angeordnet, dessen| Werkstoffvolumen größer als dasjenige der gewünschten Rohre ist.| Dieser Rohling füllt in radialer Richtung faßt den gesamten Strangpreßraum 9· Danach wird durch den Kolben 2 ein Druck auf den Rohling 16 ausgeübt. Ist der Druck ausreichend hoch, beginnt der Werkstoff zu fließen und dringt durch die Strangpreßöffnungen 10 in der Strangpreßplatte 7 hindurch, durch die sich die Dorne 4 erstrecken. An der Unterseite der Strangpreß-

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platte 7 treten die ausgebildeten, in der Zeichnung nicht ; dargestellten Rohre aus den Strangpreßöffnungen 6 aus. Sobald die Rohre die gewünschte Länge haben, wird der Druck aufgehoben und die Einrichtung wird derart angehoben, daß die Strangpreßplatte 7 zusammen mit dem auf deren Oberseite geformten Flansch und den mit diesen verbundenen Rohren herausgenommen werden können und die Strangpreßplatte 7 von den Rohren abgezogen werden kann. Um eine bessere Führung des Werkstoffes zu erreichen ist jedes dem Kolben 2 zugewandte Ende der Strangpreßöffnungen 6 mit einem Strangpreßring 13 versehen, der ebenfalls

¹ von den geformten Rohren abgezogen werden muß. Der erhaltene

Flansch mit Rohren ist in Fig. 4 veranschaulicht. Der darge-ί stellte Flansch ist bereits mit Rohren zur Befestigung an einer \ Vorrichtung und mit erforderlichen Profilen (nicht dargestellt) ,

zur Aufnahme von Dichtungen versehen. Die Verbindung der Rohre ; mit dem Flansch wird durch eine kreisförmige Verdickung am : Flansch bewirkt, die den Abmessungen der Öffnung 11 des Elementes i 10 entspricht.

j Gegebenenfalls ist das Element 10 nicht nötig, wenn der Raum

zwischen den Dornen 4 für die Zuführung des Werkstoffes zwischen; i
j die Dorne ausreichend weit ist. Es wurde festgestellt, daß das

i Element 10 verwendet werden muß, um Werkstücke zu realisieren, I die aus einem Flansch mit zwei oder mehr Rohren bestehen, bei

ι j

I denen der Durchmesser des Flansches größer als derjenige der i Flanschverdickung ist und das Verhältnis des Abstandes der i

i \

j Dorne zum Durchmesser des Rohres sollte zwischen 1 und 4 liegen ι

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oder gleich 1 und 4 sein und das Element 10 sollte die nachstehenden Erfordernisse erfüllen:

I. Die Höhe des Elementes in Millimetern sollte gleich oder größer als das Verhältnis von 80 und dem Abstand minus dem Durchmesser der Dorne sein, jedoch nicht unter 5 mm liegen.

II. Die Abmessung des Spaltes 12 zwischen dem Element und dem Dorn sollte gleich der Wandstärke des Rohres und maximal gleich der Wandstärke des Rohres plus 3 mm sein.

Ein Flansch mit drei Rohren, der aus einer Aluminiumlegierung hergestellt worden ist, hat etwa die folgenden Abmessungen;

Rohr 10,5/8 mm

Teilkreisdorne 10 mm

Abstand zwischen den Dornen 17,32mm.

In Fig. 3 der Zeichnung sind andere Ausführungen des in den Strangpreßraum 9 eingebrachten Elementes veranschaulicht.

Da es erforderlich ist, daß um die Außenseite der Dorne 4 ein Spalt 12 ausgebildet ist, wird ein aus einer Anzahl von Segmenten 14, die der Anzahl der Dorne 4 entsprechen, vorteilhaft (Fig. 3a). Es ist jedoch auch möglich, das Element wie in Fig. 3b dargestellt auszuführen, wobei die Innenseite des

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Elementes mit Aussparungen 15 versehen ist, die die Dorne teilweise unter Bildung des erforderlichen Spaltes zwischen der Außenseite der Dorne 4 und der Innenseite der Aussparungen 15 umgeben.

Durch die vorbeschriebene Erfindung wird ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen, durch die es möglich ist, eine Anzahl von Rohren und einen einstückig mit diesem ausgebildeten Flansch durch Strangpressen herzustellen. Die Ausführung der bei bekannten Verfahren erforderlichen Anzahl von Verfahrensschritten ist nicht erforderlich. Darüber hinaus kann der Abstand zwischen den Rohren extrem klein gehalten werden. Schließlich kann eine Qualitäts- und Dichtigkeitskontrolle, wie sie bei geschweißten Verbindungen erforderlich ist, fortfallen, da keine geschweißte Verbindung vorhanden ist.

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Claims

•Ing. V/. .vonika
Dipl.-Ing. ' j..], jjo^art

t'ci tontoi! wui la
^cr nkenforstvit Sttoßc· 137
^{r 1}^¹ frisch GlaobaJ, 3 31. Aug. 1979

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B.V. Koninklijke Maatschappij "De Scheide" Vlissingen, Niederlande

Patentansprüche

Verfahren zum Herstellen von Rohren durch Strangpressen sowie zum Anbringen eines Flansches an mindestens zwei Rohren, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre gleichzeitig unter gleichzeitiger Bildung eines gemeinsamen Flansches stranggepreßt werden, wobei der unter Druck fließende Werkstoff des Ausgangswerkstückes (Rohling) in einem gewissen Abstand vor dem Beginn der Strangpreßöffnungen für die Rohre gezwungen wird, axial und radial in und durch einen zwischen den Strangpreßöffnungen und dem für den Flansch bestimmten Raum gelegenen Ubergangsraum zu fließen.
2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Strangpresse, die einen hin- und herbewegbaren Kolben in einem Strangpreßraum, der an der dem Kolben abgewandten Seite durch eine Strangpreßplatte begrenzt ist, die mit der gewünschten Anzahl von Strangpreßöffnungen versehen ist, und vorzugsweise stationäre Dorne umfaßt, von denen sich je einer durch die Strangpreßöffnungen

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hindurcherstreckt, gekennzeichnet durch ein Element (10) das in den Strangpreßraum (9) zwischen die Strangpreßplatte (7) und das Ausgangswerkstück (16) einlegbar ist und das den Übergangsraum begrenzt und das zusammen mit den auswärts gerichteten Seiten jedes Domes (4) einen Spalt (12) bildet.
3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Eelement (10) ein

kreisförmiger Ring ist, dessen Innenseite in einem Abstand von dem die Dorne (4) umschreibenden Kreis liegt, der |

etwa gleich der Wandstärke der strangzupressenden Rohre ] ist.
4. Flansch mit mindestens zwei Rohren, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch und die Rohre als ein Ganzes aus einem einzigen Ausgangswerkstück (16) stranggrepßt sind.

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