DE677535C - Verfahren zur abfallosen Herstellung von kreisringfoermigen Metallscheiben - Google Patents

Verfahren zur abfallosen Herstellung von kreisringfoermigen Metallscheiben

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DE677535C
DE677535C DESCH113568D DESC113568D DE677535C DE 677535 C DE677535 C DE 677535C DE SCH113568 D DESCH113568 D DE SCH113568D DE SC113568 D DESC113568 D DE SC113568D DE 677535 C DE677535 C DE 677535C
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Germany
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circular
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waste
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metal disks
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DESCH113568D
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English (en)
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Dipl-Ing Hans Schuster
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HANS SCHUSTER DIPL ING
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HANS SCHUSTER DIPL ING
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21HMAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H1/00Making articles shaped as bodies of revolution
    • B21H1/02Making articles shaped as bodies of revolution discs; disc wheels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)

Description

  • Verfahren zur abfallösen Herstellung von kreisringförmigen Metallscheiben Es ist schon vorgeschlagen worden, zur möglichst abfallosen Herstellung von vollkreisförmigen Blechscheiben, insbesondere für Kraftwagenräder, ein dickeres kreisförmiges Ausgangswerkstück von kleinerem Durchmesser zwischen zylindrischen Walzen nacheinander in verschiedenen Richtungen über Zwischenformen mit abwechselnd elliptischen und kreisförmigen Umfangslinien unter Beibehaltung derselben verhältnismäßigen Verdünnung bei jedem Walzstich bis zur Erzielung einer kreisförmigen Scheibe mit den gewollten Abmessungen auszuwalzen.- Hierbei ist die Beibehaltung derselben verhältnismäßigen Verdünnung bei jedem Walzstich dahin zu verstehen, daß beim jeweiligen Übergang der Ellipsenform in die Kreisform dieselbe verhältnismäßige Verdünnung vorgenommen wird, die beim vorangegangenen Übergang aus der Kreisform in die Ellipsenform in Anwendung kam. Wenn es sich darum handelt, eine Kreisringscheibe herzustellen, muß man bei Benutzung des angegebenen Verfahrens aus der erzielten Vollscheibe eine mittlere Kreisscheibe von dem gewollten inneren Durchmesser der Ringscheibe herausschneiden oder auf andere Weise abtrennen, was wiederum Abfall und,weiteren Arbeitsaufwand bedeutet.
  • Der Erfindung gemäß wird die Notwendigkeit der Abtrennung einer mittleren Kreisscheibe bei der Herstellung einer Kreisringscheibe dadurch vermieden, daß das angegebene Verfahren in Anwendung kommt, aber von einem ringförmigen Werkstück ausgegangen wird. Überraschenderweise läßt sich hierdurch eine größere Ringscheibe von genauer Kreisform erzielen, obwohl man zunächst vermuten müßte, daß, da der innere freie Raum des ringförmigen Werkstücks dem Walzvorgang nicht unterliegt, Störungen bei der Umwandlnug in den nacheinander folgenden Stufen des Auswalzens entstehen würden. Es hat sich indessen gezeigt, daß sowohl der äußere als auch der innere Umfang des Ringes von der Kreisform in die Ellipsenform und wieder zurück in die Kreisform übergeht, wobei aber der Irinendurchmesset nicht in demselben Verhältnis wie der Außendurchmesser zunimmt. Hierauf ist also bei der Bemessung des ringförmigen Ausgangswerkstücks Rücksicht zu nehmen, und zwar kann man, nötigenfalls an Hand vorangegangener Versuche, für die jeweils gewollten Abmessungen der fertigen Ringscheiben die entsprechenden Abmessungen des Ausgangswerkstücks feststellen.
  • Daß die Anwendung des bekannten Verfahrens zur Herstellung von Kreisringscheiben unter Verwendung eines kreisringförmigen Ausgangswerkstücks nicht nahelag, soll noch ausführlicher dargelegt werden. Zunächst sei an Hand der Fig. i und i a bis i d das Verfahren unter der Annahme, daß ein Triowalzwerk benutzt wird, erläutert.
  • Das `Werkstück ist in Fig. i überall im Querschnitt gezeichnet, während in den Fig. i a bis i d das Werkstück in der Aufsicht wiedergegeben ist. Die als Ausgangswerkstück dienende kreisringförmige Scheibe l von kleinem Durchmesser und im Verhältnis dazu großer Dicke wird im ersten Walzstich durch den Walzschlitz x zwischen den Walzen c und d hindurchgeschickt. Hierdurch wird die Kreisringscheibe um einen dem Verhältnis zwischen der Dicke des Werkstücks l und dem Walzschlitz x entsprechenden Grad verdünnt und so gestreckt, daß der Ring z mit elliptischem Außenumfang und elliptischem®Innenumfang entsteht. Diese Scheibe 2 wird nun um go ° gedreht und durch den Walzschlitz y zu den Walzen d und e geschickt, wobei das Verhältnis zwischen der Dicke des Werkstücks 2 und dem Walzschlitz y dasselbe wie beim vorigen Walzstich ist. Hierdurch wird eine Ringscheibe 3 von genauer Kreisform erzielt, deren Außendurchmesser und deren Innendurchmesser größer als beim Ausgangswerkstück sind. Die verhältnismäßige Zunahme des Innendurchmessers ist aber kleiner als die verhältnismäßige Zunahme des Außendurchmessers, der wiederum kleiner als der Durchmesser einer Vollkreisscheibe ist, die aus einem gleich großen vollkreisförmigen Ausgangswerkstück durch dasselbe Auswalzen hergestellt worden wäre.
  • In den Fig. 2 und 3 ist in Oberansichten in größerem Maßstab die Umwandlung eines kreisringförmigen Ausgangswerkstücks in eine größere und dünnere Kreisringscheibe angedeutet.
  • In Fig. 2 ist I das kreisringförmige Ausgangswerkstück und II das im ersten Walzstich erzeugte Werkstück mit elliptischen Umfangslinien. In Fig. 3 ist III das letztere, jetzt um go ° gedrehte Werkstück und IV die im zweiten Walzstich erzeugte kreisringförmige größere und dünnere Scheibe. Hierbei ist eine Streckung, also eine Verdünnung von 25% in jedem MValzstich angenommen worden. Aus einem Vergleich von I und IV ist zu entnehmen, daß der Außendurchmesser und der Innendurchmesser bei IV größer als bei I ist, daß aber diese beiden Durchmesser nicht im selben Verhältnis zugenommen haben. Verhältnismäßig ist die Zunahme des Innendurchmessers geringer als diejenige des Außendurchmessers.
  • Es werden so viele Walzstiche vorgesehen, als zur Erzielung der endgültigen Abmessung erforderlich ist. Die verhältnismäßige Verdünnung bei der Rückwändlung in die Kreisringform muß der jeweils vorangegangenen verhältnismäßigen Verdünnung bei der Umwandlung in die Form mit Ellipsenumfangslinie entsprechen. Es können auch zwei oder mehrere Walzstiche ohne Änderung der Walzrichtung, insbesondere ohne Drehung des Werkstücks, vorgesehen werden, wenn daraufhin wieder eine der hierdurch erzielten Gesamtverdünnung verhältnismäßig entsprechende Verdünnung des Werkstücks vorgenommen wird.
  • Wenn die Walzrichtung nicht um go °, sondern um einen anderen Winkel geändert wird, so ist zweckmäßig ein Winkel zu nehmen, bei dessen Anwendung der überhaupt denkbare kleinste Gesamtdrehwinkel ohne Bruchteil ein Vielfaches dieses Winkels darstellt, wie es beispielsweise bei Winkeln von 45 ° und 30 ° der Fall ist.
  • Die Änderung der Walzrichtung könnte auch dadurch erzielt werden, daß die einzelnen Walzgerüste in den entsprechenden Winkeln gegeneinander versetzt angeordnet sind, wobei dann ein Drehen des Werkstücks beim Übergang von einem Walzenpaar zum anderen Walzenpaar nicht erforderlich ist.
  • Außer der abfallosen Herstellung ist auch noch der Vorteil zu erwähnen, der dadurch herbeigeführt wird, daß die Walzen in der Nähe der Mitte des Werkstücks nicht wie bei einer Vollscheibe weit stärker als im übrigen Teil der Scheibe beansprucht werden, da sich in der Mitte der Scheibe ein Loch befindet. Dieser Vorteil besteht darin, daß die Walzen beim Durchgang des Werkstücks nicht in ihrer Mitte mehr als an den Seiten auseinandergebogen werden, so daß die Weite des Walzschlitzes, auf die es bei der Beibehaltung derselben verhältnismäßigen Verdünnung ankommt, ohne weitere Hilfsmittel gleichmäßig erhalten bleibt. Ferner wird auch die Herstellung des Ausgangswerkstücks durch die Ringform erleichtert, wenn man das Ausgangswerkstück durch Zerlegung eines hohlzylindrischen Stahlblocks in mehrere Scheiben erzeugt. Durch den inneren Hohlraum werden bei der Arbeit des Schneidwerkzeuges Störungen beseitigt, die bei dem Zerlegen eines Vollblocks immerhin vorkommen können. Es soll nun dargetan werden, warum es überraschen muß und also nicht nahelag, das bekannte Verfahren von einer Vollkreisscheibe auf eine Kreisringscheibe zu übertragen.
  • Die Umwandlung der Form des Werkstücks beruht zum weitaus größten Teil auf einer Streckung; zum kleineren Teil aber auch auf einer Breitung. Daß bei Einhaltung der gegebenen Bedingungen die Streckung eine Umwandlung von der Kreisform in die Ellipsenform und wieder in die Kreisform ergibt, ist bei einer Vollscheibe schon auf Grund der Anschauung leicht verständlich. In der Fig. q. ist eine derartige reine Str eckung eines Werkstücks von Vollkreisform angedeutet, und zwar unter der Annahme, daß zwei Walzstiche vorgesehen sind und in jedem eine Verdünnung um 5o °/o entsteht. Das kreisrunde Werkstück z nimmt im ersten '%#@'alzstich die hllipsenform 2 an, worauf es um 9o° gedreht wird und im zweiten Walzstich die Form 3 erhält. Kommt aber noch die Breitung hinzu, so wäre von vornherein nicht ohne weiteres anzunehmen gewesen, daß die gewollte Wandlung vom Vollkreis über die Vollellipse wieder zum Vollkreis sich mit praktischer Genauigkeit einstellt. Nimmt man - an, daß die Breitungstets proportional den Längen der durch die zylindrischen Walzen erfaßten Sehnen des Werkstücks ist, so ergibt sich die aus der zeichnerisch genauen Fig. 5 ersichtliche Wandlung, und zwar unter der (übertriebenen) Annahme, daß die Breitung 2o°/, beträgt. Die Form des Vollkreises und der Vollellipse bleibt also gesichert. In Wirklichkeit ist jedoch die Breitung nicht genau proportional den erfaßten Sehnenlängen; sie ist vielmehr verhältnismäßig bei größerer Sehnenlänge kleiner als bei kleineren Sehnenlängen. Das Breitungsgesetz wirkt sich aber trotzdem so aus, daß diese Abweichung von der vollständigen Proportionalität wiederum eine gewisse Proportionalität ergibt, welche die Umwandlung vom Kreis über die Ellipse wieder zum Kreis nicht stört. Man kann dies verstehen, wenn man sich vergegenwärtigt, daß innerhalb des Kreises und der Ellipse die von Walzen erfaßten Sehnen ja auch stetig nach einem bestimmten Gesetz zu- und abnehmen.
  • Was nun an einem Kreisring im Gegensatz zu Einern Vollkreis vor sich geht, läßt sich anschaulicher machen, wenn man ein Vollquadrat mit einem Rahmenquadrat vergleicht. Die ermittelten Beziehungen lassen sich dann ohne weiteres für den Vergleich zwischen einem Vollkreis und einem Kreisring verwerten.
  • Auf Grund der Konstanz des Volumens läßt sich zunächst sofort formelmäßig entwickeln, daß die reine Streckung eines vollquadratischen Werkstücks über die Rechteckform wieder ein Quadrat ergibt. Dieser Formwandlung einer quadratischen Vollscheibe entspricht ohne weiteres .auch die Formwandlung einer kreisförmigen Vollscheibe unter der reinen Streckwirkung; wie dort wiederum ein Quadrat entsteht, ergibt sich hier wiederum ein Kreis.
  • Wie sich die Verhältnisse bei einem Rahmenquadrat unter reiner Streckwirkung herausbilden, würde sich nur durch eine sehr umständliche Formelentwicklung ermitteln lassen. Wenn man aber die Streckmaße, wie es in Fig. 6 geschehen ist, zeichnerisch genau überträgt, so zeigt es sich, daß sich tatsächlich auch bei einem Rahmenquadrat, was indessen auch nicht ohne weiteres zu erwarten war, die Wandlung bis zu einem genauen größeren Rahmenquadrat ergibt, wobei auch das Maß des quadratischen Loches im selben Verhältnis wie das Maß des quadratischen Umfangs gewachsen ist. In Fig. 7 ist die entsprechende Wandlung einer Kreisringscheibe dargestellt.
  • Nimmt man aber die Breitung hinzu, so ändern sich die Verhältnisse mit einem Schlage. In Fig.8 ist die Wandlung eines Rahmenquadrates unter der Annahme, daß die Breitung 20°/o beträgt und den durch die Walzen erfaßten Linien des Werkstücks proportional ist, zeichnerisch genau dargestellt. Beim Übergang von = zu 2 erweist es sich, daß das Loch in der Mitte deshalb eine deutliche Störung in der Formwandlung herbeiführt, weil durch die Breitung der Werkstoff auch in das Loch verdrängt wird, so daß das Maß x nach außen und nach innen zunimmt, sowie daß außerdem die nicht im Bereich des Loches liegenden Seitenteile verbreitert werden, so daß sie etwas. überstehen. Beim Übergang von 2 zu 3 gilt dasselbe für das Maß y und die nicht im Bereich des Loches liegenden Seitenteile, so daß zuletzt eine zwar der Grundform nach innen und außen quadratische aber mit Auswüchsen behaftete größere und dünnere Scheibe entsteht. Dementsprechend würde sich gemäß der Fig. 9 unter dem Einfluß der Strekkung und der Breitung aus dem kreisringförmigen Ausgangswerkstück eine größere und dünnere kreisringförmige Scheibe mit sehr störenden Auswüchsen am Umfang ergeben. Das Loch in i der Mitte wird allerdings in jedem Fall wieder kreisförmig, und der Durchmesser des Loches wächst nicht in demselben Maß wie der äußere Durchmesser der Kreisringscheibe.
  • Diese verminderte Zunahme des Loches ist darauf zurückzuführen, daß, wie schon angedeutet wurde, die Breitung auch eine Verdrängung des Werkstoffs in das Loch hinein bewirkt. Diese Erscheinung deutet schon darauf hin, daß bei einer Ringscheibe die Verhältnisse i wesentlich anders als bei einer Vollscheibe liegen. Die eigentlich zu erwartende Verunstaltung des äußeren Umfangs wäre aber eine so bedenkliche Erscheinung, daß durch sie allein schon die Übertragung des Verfahrens von einer Vollscheibe auf eine Kreisringscheibe als nicht nahehegend gelten kann. Daß in Wirklichkeit auch der Umfang der erwalzten Ringscheibe, praktisch genommen, einen glatten Kreisverlauf hat, ist auf verschiedene Umstände zurückzuführen. Zunächst ist eine Breitung von 2o°/a, die zur deutlicheren Veranschaulichung angenommen wurde, praktisch zu hoch bemessen. Weiterhin äußern sich die Störungen auch theoretisch in geringerem Maß, wenn das Loch in der Mitte der Scheibe kleiner ist. Vor allem aber ist zu berücksichtigen, daß die Breitung, wie schon gesagt wurde, nicht genau proportional den durch die Walzen erfaßten Sehnenlängen ist,- ferner daß das Breitungsmaß auch von der Dicke des Werkstücks abhängt. Offenbar haben diese verschiedenen Umstände in ihrer Zusammenwirkung die überraschende Folge, daß die eigentlich zu erwartenden Unregelmäßigkeiten der Umfangslinie bis zu einem praktisch ausreichendem Maß unterdrückt werden.
  • Die nach der Erfindung erzeugten kreisringförmigen Stahlscheiben sind für verschiedene Verwendungszwecke teils ohne, teils mit weiterer Verarbeitung, geeignet. Das Beispiel der Anwendung als Scheiben für Kraftwagenräder wurde bereits angedeutet. Bei dieser Anwendung können die Scheiben in ebener Form oder aber nach Auswölbung benutzt werden. Nachstehend sei noch ein Beispiel aus der Praxis angeführt. Als Ausgangswerkstück wurden Ringe von 22o mm Außendurchmesser, =32 mm Bohrung, 50 mm Stärke benutzt. Nach der Auswalzung in einer größeren Anzahl von Walzstichen mit 22°(o jeweiliger Verdünnung ergaben sich folgende Abmessungen: Außendurchmesser 425 mm, Bohrung 207 mm, Stärke I2 mm.

Claims (1)

  1. PATENT ANSYRUCII: Die Anwendung des bekannten Verfahrens, vollkreisförmige Metallscheiben dadurch herzustellen, daß ein dickeres kreisförmiges Ausgangswerkstück von kleinerem Durchmesser zwischen zylindrischen Walzen nacheinander in verschiedenen Richtungen über Zwischenformen mit abwechselnd elliptischen und kreisförmigen Umfangslinien unter Beibehaltung derselben verhältnismäßigen Verdünnung- bei jedem Walzstiche bis zur. Erzielung einer kreisförmigen Scheibe von den gewollten Abmessungen ausgewalzt wird, zur abfallosen Herstellung von kreisringförmigen Metallscheiben mit der Maßgabe, daß von einem dickeren und kleineren kreisringförmigen Werkstück ausgegangen wird.
DESCH113568D 1937-08-15 1937-08-15 Verfahren zur abfallosen Herstellung von kreisringfoermigen Metallscheiben Expired DE677535C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3447145A1 (de) * 1984-12-22 1986-06-26 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München Verfahren zur herstellung zylindrische waermetauschersammelrohrstrukturen bildender ringscheibenartiger bauteile

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3447145A1 (de) * 1984-12-22 1986-06-26 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München Verfahren zur herstellung zylindrische waermetauschersammelrohrstrukturen bildender ringscheibenartiger bauteile

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