DE4313648A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von nahtlosen Rohren durch Drückwalzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Herstellen von nahtlosen Rohren durch Drückwalzen einer rotationssymmetrischen Luppe aus NE-Metall, vorzugsweise Kupfer, über einen Dorn mittels mehrerer gegen die Außenumfangsfläche der Luppe anlegbarer Drückwalzen, die axial gegenüber der Luppe vorschiebbar sind und bei gleichzeitiger Drehung die Luppe über den Dorn zum Rohr abstrecken.

Die Erfindung geht aus von einem spanlosen Kaltumformverfahren, das gewöhnlich als Drückwalzen, häufig auch Fließdrücken bezeichnet wird. Bei diesem Verfahren wird ein rotationssymmetrischer Rohling durch eine oder mehrere gegen seine Außenumfangsfläche anliegende Drückrollen, mittels Drehung und Axialvorschub zwischen Rohling und Rollen zu einem dünnwandigen rotationssymmetrischen Hohlkörper über einen Dorn gestreckt (DE 34 02 301 A1). Mit diesem Verfahren können zylindrische Formkörper wie auch Rohre geformt werden, wobei Rücksicht zu nehmen ist, auf die an den Verformungsstellen des rotationssymmetrischen Rohlinges herrschenden Kräfte, wenn im Ergebnis maßhaltige Hohlkörper erreicht werden sollen.

Die bekannten Drückwalzverfahren arbeiten mit relativ geringen Durchmesserabnahmen, die von der Konstruktion und Funktion der verwendeten Maschinen sowie von den Werkstoffen abhängig und durch sie begrenzt sind.

Sind besonders hohe Durchmesserabnahmen gefordert, so ist es bislang üblich, die Kaltumformung im Pilgerwalzverfahren vorzunehmen, bei dem bekanntlich besonders hohe Qualitätsergebnisse erreichbar sind. Die dazu erforderlichen Kaltpilgerwalzwerke bedürfen jedoch relativ hoher Investitionskosten, wenngleich auch bei hohen Produktionsleistungen. Sind nur kleinere Rohrmengen gefordert, so ist zwar die Herstellung im Kaltpilgerwalzverfahren möglich, doch häufig nicht mehr wirtschaftlich. Für kleinere Produktionsmengen wäre deshalb ein Umformverfahren sinnvoll, welches die Vorteile des Kaltpilgerwalzverfahrens, nämlich hohe Querschnittsabnahmen bis zu 90% und eine glatte Rohroberfläche beibehält, aber mit geringen Investitionskosten zu realisieren ist.

Das bekannte Drückwalzverfahren und dessen Ausführung auf Drückwalzmaschinen ist ein Verfahren, mit dem glatte Rohroberflächen abgestreckt werden können, doch sind mit dem bekannten Verfahren nur geringe Druchmesserabnahmen möglich.

Ausgehend von den geschilderten Problemen und Nachteilen ist es Ziel der vorliegenden Erfindung, ein investitionsgünstiges Umformverfahren für NE-Metalle-Luppen zu schaffen, daß auch sehr hohe Querschnittsabnahmen ermöglicht.

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Drückwalzverfahren vorgeschlagen, bei dem das Abstrecken - wie beim Pilgerwalzen bekannt - schrittweise in mehreren aufeinanderfolgenden Axialhüben erfolgt, wobei auf dem Vorwärtshub die Drückrollen gesteuert gegen die Luppe zusammengefahren und auf dem Rückhub geöffnet in die neue Ausgangsposition zurückgefahren werden.

Durch die erfindungsgemäße Abwandlung des bekannten Drückwalzverfahrens und dessen Kombination mit dem Gedanken des Pilgerschrittverfahrens wird es möglich, kostengünstig Rohre aus Luppen zu strecken, wobei Querschnittsabnahmen - wie beim Kaltpilgern - bis zu 90% möglich sind. Dabei erhält das Fertigrohr eine glatte Rohroberfläche, dessen Qualität durchaus mit dem des kaltgepilgerten Rohres vergleichbar ist. Das schrittweise Abstrecken ermöglicht es, eine beliebig dünne Rohrwand herzustellen, ohne teure Kaltpilgerwalzwerke benutzen zu müssen.

Eine Vorrichtung zum Herstellen von nahtlosen Rohren durch Drückwalzen einer rotationssymmetrischen Luppe aus NE-Metall, vorzugsweise Kupfer, über einen Dorn mittels mehrerer gegen die Außenumfangsfläche der Luppe anstellbare Drückwalzen, die axial gegenüber der Luppe verschiebbar sind und bei gleichzeitiger Drehung die Luppe über den Dorn zum Rohr abstrecken, ist gemäß einem Merkmal der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Drückwalzen in einem drehangetriebenen Käfig um die Luppe verteilt angeordnet sind, und der Käfig um eine Vorschublänge relativ zur Luppe vor- und zurückbewegbar ist, wobei die Drückwalzen mindestens der Vorwärtsbewegung gegen die Luppe anstellbar sind. Durch schrittweises Walzen wird die Wand der Luppe über den in dessen Innerem angeordneten Dorn in eine beliebig dünne Rohrwand geformt. Das Anstellen der Drückwalzen im Käfig kann beispielsweise durch Keile oder Lineale erfolgen, die entsprechend dem Anstellweg geformt, die Drückwalzen gegen die Luppe führen. Zum Verschieben des Käfigs selbst sind Kolben-Zylinder-Einheiten verwendbar.

Wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen ist, daß die Drückwalzen ihrerseits drehangetrieben sind, so läßt sich zusammen mit einem weiteren Merkmal der Erfindung, nachdem der Antrieb des Käfigs und der der Drückwalzen in einem Planetenüberlagerungsgetriebe verknüpft sind, sicherstellen, daß die Drehzahl der Drückwalzen so gesteuert wird, daß die Luppe nicht oder nur geringfügig auf Torsion beansprucht wird. In diesem Fall braucht die Luppe auch nicht gegen Verdrehung festgehalten zu werden.

Wenn nach einem anderen Merkmal der Erfindung vorgesehen ist, den Dorn im Umformbereich zylindrisch auszubilden, so ist die innere Rohrwand des fertigen Rohres durch die Dornform vorgegeben, während die äußere Wand durch die Drückwalzen ausgeformt wird. In diesem Fall kann der Dorn an seinem freien Ende um einen Fortsatz zum Anformen einer Angel an das Rohr versehen sein.

Ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Dorn im Umformbereich konisch ausgebildet, so sind noch größere Durchmesserabnahmen der Luppe möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung grob schematisch dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Drückwalzen von Rohren über einen konischen und

Fig. 2 eine Vorrichtung zum Drückwalzen von Rohren über einen zylindrischen Dorn.

In Fig. 1 ist mit 1 die Luppe bezeichnet, die in dem erfindungsgemäßen Walzwerk unter Verwendung eines konischen Dornes 5 zum Rohr 2 ausgewalzt wird. Mit 4a sind die in der Grundstellung befindlichen Drückwalzen bezeichnet, die in Richtung des Doppelpfeiles quer zur Rohrachse anstellbar sind. Der konische Dorn 5 ist in bekannter Weise mit der Dornhaltestange 6 verbunden, die einen Absatz für ein Dornwiderlager 7a, 7b aufweist. Zum Einführen der Luppe dienen bekannte Treibrollensätze 8a, 8b, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung es ermöglicht, kontinuierlich betrieben zu werden, indem bei verlängerter Dornhaltestange 6 eine zweite Luppe mit Hilfe des Treibrollensatzes 8a stirnseitig gegen die erste Luppe 1 gefahren wird, bis der zweite Treibrollensatz 8b das vordere Ende der zweiten Luppe übernimmt. Der verlängerten Dornhaltestange ist ein zweites Dornstangenwiderlager 7a zugeordnet, wie dies bei herkömmlichen Kaltpilgerwalzverfahren an sich bekannt ist.

Mit 9 ist in Fig. 1 grob schematisch der die Drückwalzen 4a aufnehmende Käfig bezeichnet, der über einen (nicht dargestellten) Antrieb um die Rohrlängsachse in Rotation versetzt wird. Der Käfig 9 nimmt die Drückwalzen 4a in Walzeinbaustücken 11 auf, die über Keilflächen auf Keilen 10 abgestützt durch diese radial verstellbar sind. Dazu sind die Keile 10 an Schubstangen befestigt, die unter Zwischenschaltung eines mit dem Käfig 9 rotierenden Flansches, der einen Andrückring 14 aufnimmt, über einen am unverdreharen Gehäuse 16 angelenkten Verstellantrieb verschiebbar sind. Das Gehäuse 16 seinerseits ist über eine Verschiebeeinheit 18 in Form einer Kolben-Zylinder-Einheit in axialer Richtung des Rohres (in Richtung des Doppelpfeiles) verschiebbar, während auf dem äußeren Umfang des zylindrischen Gehäuses 16 der rotierende Käfig 9 drehbar abgestützt ist. Ein weiterer Treibrollensatz 19 zieht das fertiggewalzte Rohr 2 ab.

In Fig. 2 ist im Unterschied zu Fig. 1 ein zylindrischer Dorn 3 dargestellt, der an seinem freien Ende einen verjüngten Dornfortsatz 20 aufweist, mit dem eine Ziehangel an das Rohr 2 anformbar ist. In der Fig. 2 sind schematisch die Endpositionen der Drückwalzen 4a, 4b bei einer Verschiebestrecke L dargestellt.

Unter Hinweis auf die Zeichnungsfiguren wird nachfolgend die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Walzwerkes beschrieben:

Die Drückwalzen 4a, die im Ausführungsbeispiel leicht schräg zur Querebene der Luppe 1 angestellt sind, walzen von der Luppe 1 ein Stück der Länge L (Fig. 2) ab, die einem Vorschubhub der Drückwalzen 4a, 4b entspricht. Während der Vorwärtsbewegung werden die Drückwalzen 4a durch Verschiebung ihrer Walzeneinbaustücke 11 auf den Keilflächen der Keile 10 gesteuert zusammengefahren, indem die Keile 10 über die Kolben-Zylinder-Einheit 15 in Richtung des Doppelpfeiles verschoben werden. Dabei wird die achsparallele Verschiebebewegung der Kolben-Zylinder-Einheit 15 über den Andrückring 14 auf den rotierenden Flansch 13 übertragen, der über die mit ihm verbundenen Schubstangen 12 die Keile 10 bewegt. Durch das Zusammenfahren der Drückwalzen 4a wird die Luppe 1 über die Länge L zum auslaufseitig dargestellten fertigen Rohr 2 gestreckt.

Sobald die Drückwalzen 4a ihre Endposition 4b (Fig. 2) erreicht haben, werden sie durch Verfahren der Keile 10 auseinander und wieder zurück in die Ausgangsstellung gefahren, um ein weiteres Stück Luppe abzustrecken. Durch schrittweises Walzen ist es möglich, die Wanddicke der Luppe in eine beliebig dünne Rohrwand abzustrecken, wie es auch beim Kaltpilgern üblich ist. Die Treibrollensätze 8a und 8b führen und halten die Luppe ebenso, wie der Treibrollensatz 19 des fertig ausgewalzten Rohrs. Über die verlängerte Dornhaltestange kann eine Folgeluppe stirnseitig gegen die im Walzwerk befindliche Luppe 1 gefahren werden, wobei der Treibrollensatz 8a den Vorschub so lange übernimmt, bis die Folgeluppe in den Bereich des Treibrollensatzes 8b gelangt.

In Fig. 2 ist ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung dargestellt, der durch das Anstellen der Walzen während des Walzvorganges ermöglicht wird. Dadurch kann nämlich bei entsprechend ausgebildetem Dornfortsatz 20 am zylindrischen Walzdorn 3 eine Ziehangel an das Rohr 2 angeformt werden, die dem weiteren Verfahren dienlich ist. Auch können unterschiedliche Rohrdurchmesser hergestellt werden, wenn die Drückwalzen 4a während des intermittierenden Walzvorganges unterschiedlich angestellt werden.

Claims (7)

1. Verfahren zum Herstellen von nahtlosen Rohren durch Drückwalzen einer rotationssymmetrischen Luppe aus NE-Metall, vorzugsweise Kupfer, über einen Dorn mittels mehrerer gegen die Außenumfangsfläche der Luppe anlegbarer Drückwalzen, die axial gegenüber der Luppe verschiebbar sind und bei gleichzeitiger Drehung der Luppe über den Dorn zum Rohr abstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstrecken - wie beim Pilgerwalzen bekannt - schrittweise in mehreren aufeinanderfolgenden Axialhüben erfolgt, wobei auf dem Vorwärtshub die Drückwalzen gesteuert gegen die Luppe zusammengefahren und auf dem Rückhub geöffnet in die neue Ausgangsposition zurückgefahren werden.

2. Vorrichtung zum Herstellen von nahtlosen Rohren durch Drückwalzen einer rotationssymmetrischen Luppe aus NE-Metall, vorzugsweise Kupfer, über einen Dorn mittels mehrerer gegen die Außenumfangsfläche der Luppe anlegbarer Drückwalzen, die axial gegenüber der Luppe verschiebbar sind und bei gleichzeitiger Drehung der Luppe über den Dorn zum Rohr abstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Drückwalzen (4a, 4b) in einem drehangetriebenen Käfig (9) um die Luppe (1) verteilt angeordnet sind und der Käfig (9) um eine Vorschublänge (L) relativ zur Luppe (1) vor- und zurückbewegbar ist, wobei die Drückwalzen (4a, 4b) mindestens während der Vorwärtsbewegung gegenüber der Luppe (1) anstellbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drückwalzen (4a, 4b) ihrerseits drehangetrieben sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des Käfigs (9) und der der Drückwalzen (4a, 4b) in einem Planetenüberlagerungsgetriebe verknüpft sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (3) im Umformbereich zylindrisch ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (5) im Umformbereich konisch ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (3) mit einem Dornfortsatz (20) zum Anwalzen einer Angel an das Rohr (2) versehen ist.