DE10029480C2

DE10029480C2 - Verfahren zur Herstellung eines metallischen Pressfittingelementes

Info

Publication number: DE10029480C2
Application number: DE10029480A
Authority: DE
Inventors: Bernd Sedlak; Richard Krueger
Original assignee: MAX MAUCH EDELSTAHL; Mapress GmbH and Co KG
Current assignee: MAX MAUCH EDELSTAHL; Mapress GmbH and Co KG
Priority date: 1999-07-22
Filing date: 2000-06-15
Publication date: 2003-02-13
Anticipated expiration: 2020-06-16
Also published as: DE50010549D1; DE10029480A1; DE10029479C2; DE10029479A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Pressfittingelementes.

Preßfittings für die Hausinstallation aus Kohlenstoffstahl oder hochlegiertem Stahl sind bekannt (siehe Prospekt Mannesmann Preßfitting-System/Sanitär, Ausgabe 8/1994). Kernstück des Preßfittingsystems ist ein aus einem Rohrabschnitt hergestellter plastisch verformbares Preßfittingelement, der vorzugsweise als Muffe, Bogen, T-Stück oder Reduzierstück ausgebildet ist. Nachteilig dabei ist, dass das Preßfittingelement wegen der hohen Anforderung bezüglich der Oberfläche und der Abmessungstoleranzen aus einem Abschnitt eines speziell hergestellten Rohres unter Anwendung mehrerer Umformschritte gewonnen wird. Das Ausgangsrohr ist üblicherweise ein nahtloses oder längsnahtgeschweißtes Rohr, das enge Toleranzen und eine hohe Oberflächengüte aufweist. Das Ausgangsrohr wird in Abschnitte zerteilt und durch Anwendung mehrerer Umformschritte, z. B. Einziehen, Bördeln, Drücken die gewünschte, endgültige Querschnittsform erzeugt siehe auch DE 43 36 261 A1. Da das Ausgangsprodukt schon relativ hochwertig ist, ist auch das daraus hergestellte Preßfittingelement relativ teuer. Darüber hinaus gibt es neben den Standardtypen von Preßfittingelementen auch solche mit Gewinde, wie z. B. Übergangsbogen oder Ansatzbogen sowie Deckenwinkel und Übergangswinkel, bei denen das zuvor geschilderte Herstellverfahren nicht anwendbar ist.

Zur Lösung dieses Problems ist bereits vorgeschlagen worden (DE 39 19 496 C1), dass der den Typ des Fittings charakterisierende Bereich als ein aus einem metallischen Werkstoff hergestellter gegossener Grundkörper ausgebildet ist, der mit einem aus Blech hergestellten standardisierten Anschlußstück fest verbunden ist. Die Verbindung kann wahlweise über Schweißen, Löten oder Kleben erfolgen. Nachteilig bei diesem Verfahren ist der Aufwand für die separate Herstellung des Anschlußstutzens, der Aufwand für die Verbindungstechnik selbst und die Kontrolle der Verbindungsnaht.

Bei einer weiteren Lösung gemäß der EP 0 343 395 B1 wird eine Preßverbindungsanordnung vorgeschlagen, bei der ein Anschlußstutzen einer Armatur oder eines Fittings aus Metallguß auf ein im Bereich der Preßverbindung keine herausgearbeiteten wesentlichen Wanddickenänderungen aufweisendes, unbewehrtes Rohr aufgepreßt wird. Die Quetschgrenze des Anschlußstutzens ist dabei höchstens gleich groß wie diejenige des Rohres. Die Wanddicke des Anschlußstutzens ist so dimensioniert, dass diese der Rückbildung des Rohres aufgrund dessen Elastizität nach der Entlastung standhält. Als Metallguß wird eine Rotgußlegierung verwendet, die vorzugsweise annähernd 2% Sn, 8% Zn, 5% Pb, 2,2-3,0% Ni und Rest Kupfer enthält. Rotguß ist an sich ein spröder Werkstoff, der sich ohne Rißbildung plastisch nicht verformen läßt. Deshalb muß zum einen die Wanddicke im Preßbereich des Anschlußstutzens dünn bemessen sein und zum anderen muß die Wanddicke aber noch groß genug sein, damit der Anschlußstutzen der elastischen Rückfederung des Rohres widerstehen kann. Weiterhin muß der Ni-Gehalt in der Rotgußlegierung hoch genug sein, damit durch den erhöhten Nickelgehalt die Bruchdehnung verbessert wird.

In der DE 11 87 870 B ist ein Verfahren zur Herstellung einer Rohrverbindung bestehend aus einer plastisch verformbaren metallischen Kupplungshülse, vorzugsweise aus Stahl, offenbart. Bei dem bekannten Verfahren wird die Kupplungshülse durch Formpressen erzeugt. Alternativ kann die Kupplungshülse ausgehend von einem nicht spezifizierten Ausgangsmaterial durch Drehen erzeugt werden. Die erzeugte Kupplungshülse ist charakterisiert durch einen hakenförmig, im Querschnitt nahezu dachartig ausgebildeten, einen Runddichtring aufnehmenden Bereich und einen daran anschließenden, der Einschubseite des mit der Kupplungshülse zu verbindenden Stahlrohres abgewandten zylindrischen Bereich. Mittels zweier Preßbacken wird nach dem Ansetzen und Schließen der Preßbacken eine unlösbare, dichte Rohrpressverbindung gebildet, wobei während des Verpressens die Preßbacken sowohl auf den hakenförmig ausgebildeten Bereich einschließlich des darin eingelegten Runddichtringes, als auch auf den der Einschubseite abgewandten zylindrisch ausgebildeten Abschnitt der Kupplungshülse einwirken. Die Einwirkung ist charakterisiert durch eine ausschließliche Durchmesserverringerung beider kontaktierter Bereiche. Nachteilig dabei ist, dass der eingekammerte Runddichtring bei dieser Art der Verpressung nur geringfügig zusammengepreßt wird, so dass die Abdichtung nur für geringe Drücke ausreichend ist. Von weiterem Nachteil ist, dass insbesondere bei Kupplungshülsen aus Stahl beim Drehen ein Fließspan erzeugt wird, der in dem hakenförmig ausgebildeten Bereich innenseitig eingezwängt werden kann. Dies beeinträchtigt den Drehvorgang und kann im ungünstigsten Falle zu einer Zerstörung des Drehwerkzeuges führen. Das erhöht die Stör- und Stillstandszeiten und damit die Kosten für das Pressfittingelement.

In der DE 295 04 502 U1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines verpressbaren Fittings aus dem Werkstoff Temperguss bekannt. Diese Fittings weisen alle Merkmale der bekannten aus Blech hergestellten Pressfittings auf. Nachteilig dabei ist, dass alle Rohlinge einer Glühbehandlung unterzogen werden müssen, um ein gebrauchsfähiges Gefüge zu erhalten. Anschließend müssen die Rohlinge zerspanend verarbeitet werden, um die Gusshaut zu entfernen und Abmessungsungenauigkeiten zu beseitigen. Für Innendrücke größer 25 bar sind Pressfittings aus Temperguss nicht zugelassen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Pressfittingelementes anzugeben, mit dem das Preßfittingelement unabhängig vom verwendeten metallischen Werkstoff, insbesondere die rotationssymmetrischen Preßfittingelemente kostengünstig und fertigungssicher hergestellt werden können und das Pressfittingelement für Betriebsdrücke bis zu 40 bar geeignet ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Lösungsgemäß wird als Ausgangsmaterial für das Preßfittingelement ein Voll- oder Hohlstab erzeugt, der spanabhebend und spanlos bearbeitet wird, wobei der zu verpressende Bereich des Preßfittingelementes nach Form und Wanddicke dem zu verpressenden Bereich eines aus Blech kalt formgepreßten Preßfittingelementes entsprechend durch spanabhebende und spanlose Bearbeitung ausgebildet wird. Die so hergestellten Pressfittingelemente sind plastisch verformbar, um mittels eines das Pressfittingelement zusammen mit einem darin eingeschobenen Leitungsrohr umfassenden, zwei Pressbacken aufweisenden Presswerkzeuges nach dem Ansetzen und Schließen der Pressbacken eine unlösbare und dichte Verbindung zwischen dem Pressfittingelement und dem Leitungsrohr zu bilden. Während des Verpressens können die Pressbacken sowohl auf den hakenförmig ausgebildeten Bereich einschließlich des darin eingelegten Runddichtringes, als auch auf den der Einschubseite abgewandten zylindrisch ausgebildeten Abschnitt des Pressfittingelementes so einwirken, dass der Scheitelbereich des hakenförmig ausgebildeten Bereiches überwiegend im Durchmesser verringert und die an den Scheitelbereich angrenzenden Bereiche des hakenfömig ausgebildeten Bereiches aufeinander zugedrückt werden. Der Voll- oder Hohlstab kann durch Stranggießen oder Strangpressen erzeugt werden. Die spanabhebende Bearbeitung ist ein Drehen und die nachfolgende spanlose Bearbeitung ist eine Kaltumformung, vorzugsweise ein Pressen. Die spanlose Bearbeitung bezieht sich auf den hakenförmig ausgebildeten Bereich, so dass dadurch die bisher aufgetretenen Probleme bei der spanabhebenden Bearbeitung (Drehen) dieses Bereiches entfallen. Im günstigsten Falle besteht die Bearbeitung aus nur einem spanabhebenden und einem spanlosen Verfahrensschritt. Es können aber auch mehrere Verfahrensschritte erforderlich sein.

Die vorgeschlagene Verfahrensweise hat den Vorteil, dass die im Markt in großen Stückzahlen vorhandenen Preßbacken unverändert verwendet werden können und die Art der Verpressung eine Dichtheit der Rohrpressverbindung für Betriebsdrücke bis max. 40 bar sicherstellt. Der eigentliche Vorteil ist aber darin zu sehen, dass die so hergestellten Preßfittingelemente wesentlich kostengünstiger sind als die durch Formpressen hergestellte. Das gilt insbesondere für Preßfittingelemente die als Übergangsstück oder als Übergangsmuffe ausgebildet sind. Diese Teile werden entsprechend dem bekannten Verfahren zweiteilig hergestellt und die zwei Abschnitte, d. h. Preßfittingabschnitt und Gewindeabschnitt durch Schweißen, Löten oder Kleben miteinander verbunden. Diese Verbindungstechnik sowie deren Nachkontrolle entfällt bei dem neuen Verfahren.

Um das Gefüge des Ausgangsmaterials zu verbessern, ist es vorteilhaft, den Stranggußknüppel, bzw. Stranggußblock durch ein ein- oder mehrstufiges Walz- Schmiede- oder Ziehverfahren in einen Voll- oder Hohlstab umzuformen. Für größere Abmessungen, d. h Nennweite ≧ 40 mm kann es vorteilhaft sein, statt eines Stabes einen einzelnen Rohling zu erzeugen. Die äußere Kontur des Rohlings entspricht mit einem Aufmaß versehen der späteren Fertigkontur, die dann durch eine spanabhebende und spanlose Bearbeitung erzeugt wird. Der Rohling wird durch Schmieden oder Gießen hergestellt, wobei bei einem durch Gießen hergestellten Rohling der Hauptteil der spanabhebenden Bearbeitung die Entfernung der Gußhaut ist.

Für Preßfittingelemente mit einem für ein ansetzbares Haltewerkzeug aufweisenden Bereich, z. B. Sechskant beim Übergangsstück oder Übergangsmuffe, wird ein Voll- oder Hohlstab erzeugt, der über die ganze Länge eine als Fertigkontur geeignete äußere Kontur aufweist. Vorzugsweise wird unter Beachtung der erforderlichen Toleranzen ein Sechskantstab durch Ziehen erzeugt. Der am Preßfittingelement erforderliche Sechskantbereich braucht nur hinsichtlich der gewünschten Breite bearbeitet zu werden, da die gewünschte äußere Kontur in diesem Bereich schon durch das Ziehen erzeugt wurde. Der Hauptteil der spanabhebenden Bearbeitung bezieht sich auf das Gewinde während der hakenförmig ausgebildete Bereich spanlos erzeugt wird. Geht man für solche Teile von einem geschmiedeten oder gegossenen Rohling aus, wird man für die Gußvariante auch den Sechskantbereich spanabhebend bearbeiten müssen. Als Werkstoff kommen unlegierte C-Stähle, nichtrostende hochlegierte Stähle sowie Rotguß und Messing in Betracht. Beim Rotguß hat sich insbesondere die Legierung mit der Bezeichnung CuSn5ZnPb mit der Werkstoffnummer 2.1096.01 als vorteilhaft herausgestellt.

Da Rotguß ein spröder und zu Rißbildung neigender Werkstoff ist, ist es vorteilhaft, entweder vor oder nach der spanabhebenden Bearbeitung eine Wärmebehandlung durchzuführen. Eine Wärmebehandlung kann auch für Pressfittingelemente aus Stahl wegen der Verfestigungstendenz erforderlich sein. Beispielsweise hat es sich als günstig herausgestellt, wenn Pressfittingelemente aus hochlegiertem Stahl hergestellt werden, diese nach der spanlosen Bearbeitung weichzuglühen. Die Glühtemeratur liegt bei ca. 1100°C und die Abkühlung erfolgt in reduzierender Atmosphäre, so dass keine Nachbehandlung erforderlich ist.

Für die Herstellung von Deckenwinkeln wird vorgeschlagen, das eigentliche Preßfittingelement so herzustellen, wie schon zuvor erläutert und die Befestigungsplatte separat zu erzeugen und durch Schweißen oder Löten mit dem Preßfittingelement zu verbinden. Da diese Verbindungsnaht keine die Dichtheit gewährleistende Naht ist, braucht sie auch nicht - außer bei der üblichen Fertigungskontrolle - gesondert geprüft zu werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von einem in einer Zeichnung dargestellten Herstellbeispiel. Es zeigen:

Fig. 1 in einer Längsansicht einen Vollstab mit Sechskantprofil als Ausgangsmaterial,

Fig. 2 in einer Ansicht und in einem Schnitt ein Übergangsstück nach der spanabhebenden Bearbeitung,

Fig. 3 in einer Ansicht und in einem Schnitt ein Übergangsstück nach der ersten spanlosen Umformung und

Fig. 4 in einer Ansicht und in einem Schnitt ein Übergangsstück als Fertigteil nach der zweiten spanlosen Umformung.

In den Fig. 1 bis 4 sind für das Beispiel eines Übergangsstückes 1 mit Außengewinde (Fig. 4) die wesentlichen Verfahrensschritte zur Herstellung eines solchen Übergangsstückes dargestellt. Dieses Übergangsstück 1 ist charakterisiert durch einen Sechskantbereich 2, um daran ein hier nicht dargestelltes Haltewerkzeug ansetzen zu können. Um dieses Pressfittingelement mit einem Gewinderohr verbinden zu können, weist das Übergangsstück 1 einen Gewindeabschnitt 3 auf, der in diesem Ausführungsbeispiel mit einem Außengewinde versehen ist. Ein vergleichbares Pressfittingelement mit einem Gewindeabschnitt mit Innengewinde wird als Übergangsmuffe bezeichnet. An den Sechskantbereich 2 schließt sich der eigentliche Pressbereich an. Dieser besteht aus einem zylindrischen Abschnitt 4, der einschubseitig übergeht in einen hakenförmig ausgebildeten Bereich 5. In der dadurch erzeugten innenseitig liegenden Ringnut kann ein hier nicht dargestellter Runddichtring eingelegt werden.

Ausgangsmaterial für dieses Herstellbeispiel soll ein Vollstab 6 mit Sechskantform sein (Fig. 1). Dieser Vollstab 6 kann erzeugt worden sein durch Schmieden oder mehrfaches Ziehen eines Stranggussknüppels oder Strangpressteiles. Die anschließende spanabhebende Bearbeitung kann fortlaufend an einer Stange in einem sog. Spindelautomaten erfolgen oder stückweise an einem vorher von der Stange abgetrennten Abschnitt.

Fig. 2 zeigt das Übergangsstück 1" nach der ersten spanabhebenden Bearbeitung des Vollstabes 6. Die spanabhebende Bearbeitung bezieht sich zum einen auf die Herstellung der Bohrung 7, des Gewindeabschnittes 3 sowie der Stirnflächen des Sechskantbereiches 2. Der spätere Pressbereich wird als Rohrhülsenabschnitt 8 hergestellt.

In Fig. 3 ist der erste spanlose Bearbeitungsschritt des Übergangsstückes 1' dargestellt. Es zeigt den mittels eines Pressverfahrens erzeugten aufgeweiteten im Stirnbereich liegenden Abschnitt 9, wobei der äußere Durchmesser 10 in etwa dem späteren äußeren Durchmesser 11 des hakenförmig ausgebildeten Bereiches 5 entspricht. In einem weiteren spanlosen Bearbeitungsschritt wird der aufgeweitete Abschnitt 9 zum hakenförmit ausgebildeten Bereich 5 (Fig. 4) umgeformt.

Alternativ ist es auch möglich, die in Fig. 3 dargestellte Konfiguration durch Drehen herzustellen und nur einen spanlosen Bearbeitungsschritt für die Anformung des hakenförmig ausgebildeten Bereiches 5 vorzusehen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines metallischen Pressfittingelementes (1), mit einem hakenförmig, im Querschnitt nahezu dachartig ausgebildeten, einen Runddichtring aufnehmenden Bereich (5) und einem daran anschließenden zylindrischen Bereich (4), der der Einschubseite des mit dem Pressfittingelement (1) zu verbindenden Leitungsrohres abgewandt ist, wobei als Ausgangsmaterial für das Pressfittingelement zunächst ein Voll- oder Hohlstab (6) aus Strangguss- oder Strangpressmaterial hergestellt wird, danach das Pressfiffingelement (1) spanabhebend herausgearbeitet wird, und abschließend der hakenförmige, einen Runddichtring aufnehmende Bereich (5) durch eine spanlose Bearbeitung erzeugt wird, wobei die zu verpressenden Bereiche des Pressfittingelementes (1) nach Form und Wanddicke den zu verpressenden Bereichen eines aus Blech kalt formgepressten Pressfittingelementes entsprechend durch die spanabhebende und spanlose Bearbeitung so ausgebildet werden, dass sie mittels herkömmlicher Presswerkzeuge plastisch verformbar sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst ein Stranggussknüppel hergestellt wird, der anschließend in einem ein- oder mehrstufigen Walzverfahren zu einem Voll- oder Hohlstab umgeformt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst eine Stranggußknüppel hergestellt wird, der anschließend in einem ein- oder mehrstufigen Schmiedeprozess in einen Voll- oder Hohlstab umgeformt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst ein Stranggussknüppel hergestellt wird, der anschließend in einem ein- oder mehrstufigen Ziehprozess in einen Voll- oder Hohlstab umgeformt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der stranggepresste Voll- oder Hohlstab anschließend einem ein- oder mehrstufigen Schmiedeprozess unterworfen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der stranggepresste Voll- oder Hohlstab anschließend einem ein- oder mehrstufigen Ziehprozess unterworfen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangsmaterial für das Pressfittingelement ein geschmiedeter Voll- oder Hohlrohling erzeugt wird, dessen äußere Kontur mit Aufmaß angenähert der Fertigkontur entspricht und die Fertigkontur durch eine spanabhebende und spanlose Bearbeitung erzeugt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass für Pressfittingelemente mit einem für ein ansetzbares Haltewerkzeug aufweisenden Bereich ein Voll- oder Hohlstab erzeugt wird, der über die ganze Länge eine als Fertigkontur geeignete äußere Kontur aufweist:

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass für Pressfittingelemente mit einem für ein ansetzbares Haltwerkzeug aufweisenden Bereich ein geschmiedeter Rohling erzeugt wird, der einen solchen Bereich aufweist, der ggf. auch der spanabhebenden Bearbeitung unterzogen wird:

10. Verfahren nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass der für ein Haltewerkzeug geeignete Bereich als äußere Kontur ein Sechskant aufweist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die spanabhebende Bearbeitung ein Drehen ist:

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass die der spanabhebenden folgende spanlose Bearbeitung eine Kaltumformung ist:

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der hakenförmig, einen Runddichtring aufnehmende Bereich, durch eine spanlose Bearbeitung erzeugt wird:

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung eines Pressfittingelementes mindestens eine spanlose Bearbeitung erforderlich ist:

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Material ein unlegierter C-Stahl verwendet wird:

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Material ein nichtrostender hochlegierter Stahl verwendet wird:

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein nichtrostender hochlegierter Stahl mit der Bezeichnung XSCrNiMo17- 12-2 mit der Werkstoffnummer 1.4401 verwendet wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein nichtrostender hochlegierter Stahl mit der Bezeichung X6CrNiMoTi17- 12-2 mit der Werkstoffnummer 1.4571 verwendet wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Material ein Rotguss verwendet wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rotguss mit der Bezeichnung CuSn2ZnPb mit der Werkstoffnummer 2.1098.01 verwendet wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20 dadurch gekennzeichnet, dass ein Rotguss mit der Bezeichnung CuSn5ZnPb mit der Werkstoffnummer 2.1096.01 verwendet wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Material eine Kupfer-Zink-Legierung (Messing) verwendet wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Bearbeitung das Ausgangsmaterial ggf. einer Wärmebehandlung unterzogen wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass nach der spanabhebenden und vor der spanlosen Bearbeitung das Zwischenprodukt ggf. einer Wärmebehandlung unterzogen wird.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das fertigerstellte Pressfittingelement ggf. einer Wärmebehandlung unterzogen wird.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass bei aus hochlegiertem Stahl hergestellten Pressfittingelementen die Wärmebehandlung ein Glühen bei ca. 1100°C ist mit einer Abkühlung in reduzierender Atmosphäre.