DE947695C - Verfahren zum Verringern oder Beseitigen gerichteter Eigenspannungen in gezogenen Rohren - Google Patents

Description

• Verfahren zum Verringern oder Beseitigen gerichteter Eigenspannungen in gezogenen Rohren Der Hohlzug von Rohren, d. h. das Reduzieren des Außendurchmessers bei im wesentlichen gleichbleibender oder zunehmender Wandstärke, verursacht wegen des Vorlaufens der innenliegenden gegenüber den außenliegenden Werkstoffteilen bleibende Spannungen, die im Rohrinnern zu Druck- und am Rohrumfang zu Zugbeanspruchungen führen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese, insbesondere beim Hohlzug von Rohren in diesen zurückbleibenden, inneren Druck- bzw. äußeren Zug-Längsspannungen auf mechanischem Wege abzubauen, um eine Glühbehandlung und damit eine 'Senkung der Festigkeitseigenschaften zu vermeiden.
• Das er$ndungsgemäße Verfahren besteht darin, die Rohre im Anschluß an den Ziehvorgang über einen eine geringe Aufweitung bewirkenden Dorn zu ziehen.
• Im Gegensatz zu der eben erwähnten Aufgabe handelt es sich bei dem als Autofrettage bekanntgewordenen Verfahren darum, in zunächst spannungslosen Geschützrohren bleibende, innere Druck-und äußere Zug-Ringvorspannungen auf mechanischem Wege aufzubauen, um die Widerstandsfähigkeit der Rohre gegenüber dem beim Schuß auftretenden, hohen Innendruck heraufzusetzen.
• Zur Lösung voneinander abweichender Aufgaben wird zwar in beiden Fällen ein hohles Werkstück auf mechanischem Wege aufgeweitet. Da jedoch bei den aufzuwehenden Werkstücken j:edesmal ,ein anderer Eigenspannungszustand vorliegt, werden in beiden Fällen voneinander abweichende Wirkungen, nämlich im bekannten Falle ein Aufbau von Ringvorspannungen, im vorliegenden .dagegen ein Abbau von Längsspannungen .erzielt.
• Es war für einen durchschnittlichen Fachmann nicht ohne weiteres erkennbar, daß das bekannte Awfweiten eines rohrförmigen Werkstückes (Autofrettage) unter den veränderten Voraussetzungen beim Entspannen von Rohren gleichfälls mit Erfolg anwendbar ist. Dies wird dadurch bestätigt, daß das Autofrettageverfahren seit Jahrzehnten bekannt ist und bisher keinen Fachmann zu der- in der Anmeldung vorgeschlagenen Maßnahme auf dem Gebet der Herstellung von Rohren .angeregt hat.
• Dies gilt auch für den bekanntgegebenen Gedanken, daß durch den Einfluß eines 'Stopfens ein gegenüber dem Hohlzug wesentlich günstigerer, nach dem Ziehen in den Rohren verbleibender Spannungszustand und sogar eine Umkehrung von dessen Vorzeichen erzielbar sei; denn es ergibt sich daraus noch nicht die erfindungsgemäße Lehre, die durch das Ziehen in den Rohren hervorgerufenen Eigenspannungen durch Aufwefen mit einem 'Stopfen oder Dorn abzubauen.
• Ferner ist hier zu sagen, daß Aufweitezüge bei Rohren an sich bekannt sind. Allerdings wurden sk bisher nur dazu angewendet, um Werkstoffehler, z. B. Risse, sichtbar zu machen. Es wurde jedoch nicht erkannt, daß :durch diese Maßnahme die unerwünschten, gerichteten Eigenspannungen abgebaut werden können.
• Das Verfahren nach der Erfindung ist besonders einfach und fast ohne zusätzlichen Arbeitsaufwand durchführbar, wenn erfindungsgemäß der die Kaltverfestigung bewirkende Hohlzug und der Aufweitezug in ein und demselben Arbeitsgang erfolgen.. Zwecks Durchführung dieses -Verfahrens wird der an einer auf Zug beanspruchten Dornstange befestigte, wie üblich durch das hintere offene Rohrende eingeführte und im Angelende liegende Aufweitedorn beim Beginn des Ziehvorganges zusammen mit dem Angelende unter örtlicher Verminderung der Rohrwandstärke' durch den Ziehring hindurchgeführt lind erst dicht hinter dem Ziehring mit: Hilfe der Dornstange ortsfest gehalten, während das Rohr weitergezogen wird.
• . "Dieses einfache Verfahren ist gemäß der Erfindung auch zur Prüfung kaltgezogenei Rohre auf Werkstoffehler anwendbar. Da bei: diesem Verfahren der Kaltzug und der Aufweitezu,g bisher in zwei'zeit-]ich - -getrennten- Arbeitsvorgängen vorgenommen wurde, bedeutet der Vorschlag eine erhebliche Vereinfachung und damit einen technischen Fortschritt bei der Durchführung des geschilderten RohTprüfverfahrens.
• Das :erfindungsgemäße Verfahren ist in gleicher Weise für einwandige wie auch für mehrwandige Rohre, sogenannte Mehrlagenrohre, anwendbar, ferner in gleicher Weise für nahtlose wlve für ge#-schweißte Rohre. Insbesondere bei letzteren Rohren kann es vorteilhaft sein, den Hohlzug durch einen Stopfenzug mit geringer Wandstärkenabnahme zu ersetzen, wodurch die durch die Schweißnaht hervorgerufenen Ungleichmäßigkeiten in der Wandstärke beseitigt werden. Für den Fall, daß ein Stopfenzug durchgeführt wird, trägt die Dornstange im Bereich des Ziehringes einen Z,#ehdorn und dicht dahinter, am Ende der Dornstange sitzend, den Aufweitedorn.
• Die Abb. r bis 3 zeigen die zur Durchführung der Erfindung dienenden Vorrichtungen.
• Abb. i zeigt die Anfangsstellung. Das Rohr a ist mit dem Angelende in den Zieh 'ring b eingeführt. Die Querschnittsverminderung, die :eine Kaltverfestigung herbeiführen soll, hat bereits begonnen. Der Aufweitedorn c ist noch nicht im Eingriff, wie auch aus der Stellung .des Widerlagers d hervorgeht. Jetzt wird der Dorn zusammen mit dem Rohr in Ziehrichtung, d. h. in der Bildebene nach rechts, bewegt, dabei wandert er zusammen mit dem Rohr durch den Ziehring. Die Querschnittsverminderung, die beim Hindurchtreten des Aufweitedorns durch den engsten Ziehringquerschnitt am Rohrende entsteht, ist :so bemessen, daß sie mit dem vorhandenen Angelende ohne Gefahr des Abrisses durchgeführt werden kann. Diese Stellung, die als Zwischenstellung zu bezeichnen ist, ist in Abb. z gezeigt; aus ihr ergibt sich, -daß das Ende der Dornstange am Wmderlager noch nicht zur Anlage gekommen ist und der Dorn damit noch nicht in Endstellung stehlt. Erst bei der Lage des Aufweitedornes gemäß Abb.3 ist die Endstellung, in der die Aufweitung des Rohres durchgeführt wird, erreicht.
• Abb. q. zeigt die Anwendung der Erfindung bei der Herstellung von Mehrlagenrohmen. Bei dem in Abb. 5 dargestellten Beispiel ist an 'Stelle des Hohlzuges ein leichter 'Stopfenzug getreten. Der die Egalmeierung der Rohrwand bewirkende Ziehdorn ist mit cl bezeichnet.
• Die mit dem Verfahren erreichbare Wirkung ist in Abb. 6 und 7 beispielhaft dargestellt. Abb. 6 zeigt (he in einem doppelwandirgen Rohr von der Endabmessung 5o # 3, das aus einem Außenrohr der Abmessung 6o # i, 5 und :einem Innenrohr der Abmessung 50 # 45 im Hohlzug hergestellt worden ist, feststellbaren gerichteten Eigenspannungen in Umfangsrkhtung. Die-dureh.das aufeinanderAufziehen der beiden Rohre gleichzeitig entstandenen zusätzlichen 'Schrumpfspannungen (im Außenrohr Zug, nm Innenrohr Druck) sind bei dieser Darstellung unberücksichtigt geblieben. Abb.7 läßt den Spannungszustand erkennen, nachdem das Rohr im Anschluß an den Hohlzug um 6% aufgeweltet worden ist. . Wie ersichtlich, .sind die Spannungsspitzen des Innenrohres fast völlig verschwunden und 'sogar umgekehrt worden. Auch die 'Spannungen des Außenrohres werden umgekehrt und wesentlich abgebaut. Erfahrungsgemäß eignen sich derartig behandelte Rohre wegen ihrer Freiheit von Eigenspannungen in ganz besonderem Maße für Dauerbeanspruchungen und Beanspruchung durch Explosionsdruck.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Verringern oder Beseitigen gerichteter Eigenspannungen in durch Kaltzug, insbesondere Hohlzug, kaltverfestigten, vorzugsweise mittelwandigen Rohren, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre im Anschluß an den Ziehvorgang über einen eine geringe Aufwetung bewirkenden Dorn gezogen werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der die Kaltverfestigung bewirkende Zug, insbesondere Hohlzug, und der sich anschließende Aufweitezug in ein und demselben Arbeitsgang durchgeführt werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der an einer auf Zug beanspruchten Dornstange befestigte, wie üblich durch das !hintere offene Rohrende eingeführte und im Angelende liegende Aufweit.edorn beim Beginn des Ziehvorganges zusammen mit dem Angelende unter örtlicher Verminderung der Rohrwandstärke durch den Ziehring hindurchgeführt und erst dicht hinter dem 7iiehring mit Hilfe der Dornstange ortsfest gehalten wird, während das Rohr weitergezogen wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des Hohlzuges ein 'Stopfenzug mit geringer Wandstärkenverminderung tritt.
5. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dornstange im Bereich des Ziehringes einen Ziehdorn zur Wandstärkenverminderung und dicht hinter dem Ziehring den Aufweitedorn trägt.
6. 6. Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 5 zur Prüfung gezogener Rohre auf Werkstoffehler, wie Risse, Schalen od. dgl. Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 5 zur Prüfung geschweißter Rohre auf Nahtfestigkeit und Nahtfehler. B. Verwendung von Rohren, die nach dem Verfahren und mit den Vorrichtungen gemäß Anspruch i bis 7 behandelt sind, für Zwecke, bei denen die Rohre einer Dauerbeanspruchung oder einem Explosionsdruck ausgesetzt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Buch von S c h w i n n i n g : »Konstruktion und Werkstoff der Geschützrohre und Gewehrläufe«, VDI-Verlag, 1934, S. 53 ff-; Zeitschrift »Werkstattstechnik und Werksleiter«, 1938, 'S. 318; »Zeitschrift für Metallkunde«, I931,'S. i 78 bis 184; Zeitschrift »Stahl und Eisen«, 1930, S. 1233 und 1234.