DE4226402A1

DE4226402A1 - Verfahren zur Herstellung von langen dickwandigen Rohren durch Biegen aus einer Metallplatte und Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE4226402A1
Application number: DE19924226402
Authority: DE
Inventors: P-Gerhard Dr Ing Althaus
Original assignee: ALTHAUS P GERHARD DR ING
Current assignee: KUEHN, HEINZ, 44879 BOCHUM, DE
Priority date: 1992-08-10
Filing date: 1992-08-10
Publication date: 1994-02-17
Anticipated expiration: 2012-08-11
Also published as: DE4226402C2

Description

Verfahren zur Herstellung von langen dickwandigen Rohren durch Biegen aus einer Metallplatte und Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von langen dickwandigen Rohren durch Biegen aus einer Metallplatte,

- die Metallplatte wird auf zwei beabstandete Auflagestellen in einem Werkzeugunterteil so aufgelegt, daß sie im Bereich eines Längsrandes auf einer Auflagestelle aufliegt,
- ein gegenüber dem Abstand zwischen den Auflagestellen schmaleres Werkzeugoberteil drückt auf die Metallplatte und biegt diese unter plastischer Verformung in einer in Längsrichtung verlaufenden mittleren Biegelinie soweit zwischen die Auflagestellen, bis der Bereich der Metallplatte unterhalb des Werkzeugoberteils etwa den Radius des ballig ausgeführten Oberteils angenommen hat,
- das Oberteil wird angehoben und die Metallplatte quer zu seiner Längsrichtung gegenüber seinen Auflagestellen im Unterteil verschoben,
- der einzelne Biegevorgang wird so oft wiederholt, bis die Längsmittellinie der Metallplatte etwa in der vertikalen Längsmittelebene des Werkzeugoberteils zu liegen kommt,
- anschließend werden die gleichen Biegevorgänge ausgehend von dem anderen Längsrand der Metallplatte durchgeführt.

Ein bekanntes Herstellverfahren von Rohren, auch von dickwandigen Rohren, ist das 3-Walzen-Biegeverfahren. Hierbei werden die beiden Auflagestellen des Werkzeugunterteils von zwei im Abstand zueinander und mit ihren Mittelachsen parallel zueinander verlaufenden, rotierend gelagerten Walzen gebildet. Das Oberteil ist als eine rotierende Walze ausgeführt, die zwischen den beiden Walzen im Oberteil verlaufend angeordnet sind, wobei deren tiefstliegende Mantellinie um das Biegemaß tiefer liegt als die höchstliegende Mantellinie der beiden Walzen im Werkzeugunterteil. Durch Antrieb mindestens einer der Walzen wird die Metallplatte quer zu ihrer Längserstreckung hindurchgerollt. Aufgrund der großen Spannweite der 3-Walzen-Biegevorrichtung kann jedoch nur eine begrenzte Biegekraft erzeugt werden. Ab einer bestimmten Wandstärke und Rohrlänge wird die erforderliche Biegekraft so groß, daß die Metallplatte, um die Biegekräfte zu reduzieren, auf über 800°C erwärmt werden muß. Das Erwärmen der Metallplatte führt einerseits zu hohen Herstellungskosten und andererseits bei bestimmten Werkstoffen zu einer negativen Beeinflussung ihrer Eigenschaften, z. B. der Festigkeit. Daher ist es häufig unerläßlich, auch lange und dickwandige Rohre durch Kaltverformung herzustellen.

Bei einem anderen bekannten Herstellverfahren werden Rohre im Kaltverformungsprozeß in sogenannten Abkantpressen hergestellt. Hierbei werden die Metallplatten im Werkzeugunterteil auf zwei linienförmige, parallel zueinander verlaufende Auflagestellen gelegt und ein von oben, und zwar mittig zwischen den Auflagestellen auf die Metallplatte drückendes leistenförmiges Oberteil, das eine ballige Preßfläche aufweist, verbiegt die Metallplatte rinnenförmig zwischen die beiden Auflagestellen im Unterteil. Danach wird das Werkzeugoberteil angehoben und die Metallplatte quer zu seiner Längserstreckung um eine etwa der Breite der Biegeleiste entsprechende Strecke weiterbefördert, bis nach einer Vielzahl von Einzelbiegevorgängen das fast geschlossene Rohr entstanden ist. Da bei diesem Verfahren die Umformarbeit bei einem Einzelbiegevorgang wie im eingangs genannten Verfahren groß ist, ist eine hohe Preßkraft erforderlich, die entweder ein Erwärmen der Metallplatte verlangt oder zu hohem maschinenbaulichen Aufwand führt. Um z. B. ein Rohr mit einer Wandstärke von 60 mm und einer Länge von 10 m nach diesem Verfahren in Kaltverformung zu fertigen, sind Preßkräfte von ca. 15 000 t erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von langen und dickwandigen Rohren im Kaltverformungsprozeß zu schaffen, bei dem gegenüber den bekannten Verfahren die Biegekraft wesentlich herabgesetzt wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der einzelne Biegevorgang durch ein entlang der mittleren Biegelinie fortschreitendes Biegen der Metallplatte erfolgt, wobei das Werkzeugoberteil und die Metallplatte eine Relativbewegung zueinander in Richtung der mittleren Biegelinie durchführen, wobei das Werkzeugoberteil auf der Metallplatte abrollt. Bei diesem Verfahren ist gegenüber dem bekannten Verfahren eine 30- bis 50fach geringere Umformkraft aufzuwenden. Hieraus resultiert ein entsprechend geringerer maschinenbaulicher Aufwand.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, das Werkzeugoberteil gegenüber der Metallplatte zu verfahren oder das die Metallplatte tragende Werkzeugunterteil gegenüber dem Werkzeugoberteil. Letztere Verfahrensvariante benötigt zwar eine längere Arbeitsstrecke, ermöglicht jedoch einen noch geringeren maschinenbaulichen Aufwand.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugoberteil aus einer Rolle besteht, die entlang der mittleren Biegelinie eines einzelnen Biegevorgangs auf dem Blechband abrollt. Dabei ist es möglich, daß das Werkzeugoberteil entlang der mittleren Biegelinie verfahrbar ist, oder das Werkzeugunterteil ist zusammen mit der Blechplatte in Richtung der mittleren Biegelinie verfahrbar. Die Auflagestellen im Werkzeugunterteil werden jeweils von einem Längsabschnitt eines Kreiszylinders gebildet.

Vorteilhaft ist es, wenn die Auflagestellen im Werkzeugunterteil von rotierend gelagerten, sich in Längsrichtung der Metallplatte erstreckenden Walzen gebildet werden. Diese Ausführungsform erleichtert ein Verschieben der Blechplatte nach jedem einzelnen Biegevorgang.

Bei einer anderen möglichen Ausführungsform der Biegevorrichtung sind die Auflagestellen im Werkzeugunterteil von zwei rotierend gelagerten Rollen gebildet, deren Achsen fluchten und parallel zu der das Oberteil bildenden Rolle verlaufen. In diesem Fall müssen die das Unterteil bildenden Rollen und die das Oberteil bildende Rolle miteinander gekoppelt werden, da sie gemeinsam gegenüber der Blechplatte in Richtung der mittleren Biegelinie verfahren werden müssen.

Die Zeichnung veranschaulicht zwei unterschiedliche Vorrichtungen in mehreren Verfahrensschritten.

In den Fig. 1 bis 4 ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Rohren gezeigt, bei der das Werkzeugunterteil aus einem Bett (1) besteht, in das Walzen (2, 3) mit ihrer Längsachse in Richtung der Längserstreckung des Bettes rotierend eingelassen sind. Diese Walzen bilden linienförmige Auflagestellen (4, 5) für die Metallplatte (6), aus der das Rohr (7) kalt geformt werden soll. Das Oberteil (8) wird von der Rolle (9) gebildet, die in einen U-förmigen Träger (10), der in vertikaler Richtung (X, Y) verstellbar ist, eingesetzt ist (Fig. 1).

Zur Herstellung eines Rohres wird die Metallplatte (6) auf die Walzen (2, 3) aufgelegt, und zwar so, daß eine der Längskanten (11, 12) entlang und in Nachbarschaft einer der Walzen (2, 3) verläuft und mit dem Bereich einer Querkante (14) unterhalb der Rolle (9) zu liegen kommt (Fig. 2). Dann wird die Rolle (9) in Richtung (Y) auf die Metallplatte (6) herabgefahren, und zwar soweit, bis sie die Metallplatte (6) zwischen den beiden Walzen (2, 3) in einem solchen Radius (R1) verbogen hat, der dem Radius (R) des Rohres (7) entspricht (Fig. 3). Dabei muß der Rückfederungsgrad der Blechplatte berücksichtigt werden. Damit die Rolle (9) beim Verbiegen der Metallplatte (6) auf dieser keine Kerbspalten erzeugt, ist die Rolle (9) auf ihrer Umfangsfläche (14) ballig ausgeführt, wobei der Radius (R2) dieser Balligkeit dem Radius (R) des Rohres (7) entspricht oder geringfügig kleiner ist. Anschließend wird die Rolle (9) in Richtung (Z) über die Metallplatte (6) oder das Bett (1) in Richtung (U) gefahren. Hierbei ergibt sich eine rinnenförmige Ausbiegung der Metallplatte (6) wie in Fig. 3 dargestellt. Nach diesem Einzelbiegevorgang wird die Rolle (9) in Richtung (X) angehoben und die Blechplatte in Richtung (V) verfahren, und zwar etwa um die Breite (B) der Rolle (9). Das Verfahrmaß richtet sich jedoch nach dem Abstand (A) der beiden Walzen (2, 3). Danach erfolgt ein neuer Einzelbiegevorgang wie vorstehend beschrieben. Diese Einzelbiegevorgänge werden so häufig wiederholt, bis die Längsmittellinie der Metallplatte (6) etwa in die Mitte zwischen den beiden Walzen (2, 3) zu liegen kommt. In dieser Position kommt die Längskante (12) in die Position, wie sie aus der Fig. 4 hervorgeht. Nunmehr wird die Metallplatte (6) so auf das Unterteil gelegt, daß die Längskante (11) der Metallplatte in die Nähe der Walze (2) zu liegen kommt, und die Einzelbiegevorgänge werden solange wiederholt, bis die Rolle (9) die Längsmittellinie (14) der Blechplatte wieder erreicht hat. Nach diesen Verfahrensschritten ergibt sich das Rohr (7) in der Form, wie es in Fig. 4 gezeigt ist.

In den Fig. 5 bis 8 ist eine weitere Biegevorrichtung dargestellt, die sich im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß das Werkzeugunterteil aus zwei Rollen (15, 16) besteht. Diese beiden Rollen (15, 16) ersetzen die in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Walzen (2, 3). Diese Rollen (15, 16) entsprechen im wesentlichen der Rolle (9). Die Mittelachsen der Rollen (15, 16) sind fluchtend angeordnet, wobei ihre gemeinsame Mittelachse direkt senkrecht unter der Mittelachse der Rolle (9) angeordnet ist. Dabei ist die Aufnahme der Rollen (15, 16) mit dem Träger (10) der Rolle (9) gekoppelt und fahren gemeinsam entlang der mittleren Biegelinie eines jeden einzelnen Biegevorgangs. Ansonsten läuft das Herstellverfahren mit der Vorrichtung gemäß Fig. 5 bis 8 entsprechend ab wie bei der Vorrichtung nach den Fig. 1 bis 4. Entsprechende Teile dieser Vorrichtung haben deshalb auch die entsprechenden Bezugszahlen. Die Fig. 5 entspricht dabei der Fig. 1, die Fig. 6 der Fig. 2, die Fig. 7 der Fig. 3 und die Fig. 8 der Fig. 4.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von langen dickwandigen Rohren durch Biegen aus einer Metallplatte,

- die Metallplatte (6) wird auf zwei beabstandete Auflagestellen (4, 5) in einem Werkzeugunterteil (1) so aufgelegt, daß sie im Bereich eines Längsrandes (12) auf einer Auflagestelle (3) aufliegt,
- ein gegenüber dem Abstand (A) zwischen den Auflagestellen (4, 5) schmaleres Werkzeugoberteil (9) drückt auf die Metallplatte (6) und biegt diese unter plastischer Verformung in einer in ihrer Längsrichtung verlaufenden mittleren Biegelinie soweit zwischen die Auflagestellen (4, 5), bis der Bereich der Metallplatte (6) unterhalb des Werkzeugoberteils (9) etwa den Radius (R1) des ballig ausgeführten Oberteils (9) angenommen hat,
- das Oberteil (9) wird angehoben und die Metallplatte (6) quer (in Richtung V) zu seiner Längsrichtung gegenüber seinen Auflagestellen (4, 5) im Unterteil (1) verschoben,
- der einzelne Biegevorgang wird so oft wiederholt, bis die Längsmittellinie (14) der Metallplatte (6) etwa in der vertikalen Längsmittelebene des Werkzeugoberteils (9) zu liegen kommt,
- anschließend werden die gleichen Biegevorgänge ausgehend von dem anderen Längsrand (11) der Metallplatte (6) durchgeführt,

dadurch gekennzeichnet, daß der einzelne Biegevorgang durch ein entlang der mittleren Biegelinie fortschreitendes Biegen der Metallplatte (6) erfolgt, wobei das Werkzeugoberteil (9) und die Metallplatte (6) eine Relativbewegung zueinander in Richtung der mittleren Biegelinie durchführen, wobei das Werkzeugoberteil (9) auf der Metallplatte (6) abrollt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugoberteil (9) gegenüber der Metallplatte (6) verfahren wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugunterteil (1) zusammen mit der Metallplatte (6) gegenüber dem Werkzeugoberteil (9) verfahren wird.

4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugoberteil aus einer Rolle (9) besteht, die entlang der mittleren Biegelinie eines einzelnen Biegevorgangs auf der Metallplatte (6) abrollt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugoberteil (9) entlang der mittleren Biegelinie verfahrbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugunterteil (1) zusammen mit der Metallplatte (6) in Richtung der mittleren Biegelinie verfahrbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagestellen (4, 5) im Werkzeugunterteil (1) jeweils von einem Längsabschnitt eines Kreiszylinders gebildet werden.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagestellen (4, 5) im Werkzeugunterteil (1) von rotierend gelagerten, sich in Längsrichtung der Metallplatte (6) erstreckenden Walzen (2, 3) gebildet werden.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagestellen (4, 5) im Werkzeugunterteil (1) von zwei rotierend gelagerten Rollen (15, 16) gebildet werden, deren Achsen fluchten und parallel zu der Achse der das Oberteil bildenden Rolle (9) verlaufen.