DE1171941B

DE1171941B - Method and device for work hardening circular cylindrical tubes made of a metal that hardens during cold stretching, in particular made of stainless steel

Info

Publication number: DE1171941B
Application number: DEF20999A
Authority: DE
Inventors: Edwin Walker Parlasca
Original assignee: Flexonics Corp
Current assignee: Flexonics Corp
Priority date: 1956-08-09
Filing date: 1956-08-09
Publication date: 1964-06-11

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Kaltverfestigen kreiszylindrischer Rohre, aus einem sich beim Kaltrecken verfestigenden Metall, insbesondere aus nichtrostendem Stahl Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung gerader Rohre großer Festigkeit.Method and device for work hardening circular cylindrical pipes, made of a metal that solidifies during cold stretching, in particular of stainless Steel The invention relates to a method and an apparatus for manufacturing straight tubes of great strength.

Es ist bereits bekannt, verfestigte kreiszylindrische Metallrohre dadurch herzustellen, daß man als Werkstoff für das Rohr ein Metall verwendet, das sich durch Kaltreckung verfestigen läßt.It is already known solidified circular cylindrical metal pipes produce by using a metal as the material for the tube, which can be solidified by cold stretching.

Weiterhin ist auch schon bekanntgeworden, das Kaltrecken durch Aufweiten des Rohres vorzunehmen, indem man das Rohr beiderseits verschließt und einen inneren Überdruck, beispielsweise hydraulisch, herstellt, der das Rohr aufweitet.Furthermore, cold stretching by widening has already become known of the pipe by closing the pipe on both sides and an inner one Overpressure, for example hydraulically, produces, which expands the pipe.

Wenn es auch bekannt ist, eine solche Kaltverfestigung beim Dehnen gewisser Werkstoffe zur Herstellung von Rohren anzuwenden, so wird dadurch noch nicht sichergestellt, daß ohne Anwendung äußerer Formen oder sonstiger Begrenzungen nach Form und Größe völlig gleichmäßige Rohre hergestellt werden. Während nämlich der Rohrdurchmesser an den beiden eingespannten Enden zwangläufig konstant bleiben muß, weil die Einspannung selbst eine Aufweitung nicht zuläßt, wird der zwischen den Einspannungen liegende Teil des Rohres unter gleichzeitiger Verfestigung aufgeweitet. An den beiden Enden finden sich dann allerdings Partien mit sich stark änderndem Durchmesser, die abgeschnitten werden müssen und somit als Verluste zu betrachten sind.If it is also known, such work hardening when stretching to use certain materials for the manufacture of pipes, it is still not guaranteed that without the application of external shapes or other limitations pipes of the same shape and size can be produced. While namely the pipe diameter must necessarily remain constant at the two clamped ends must, because the restraint itself does not allow expansion, the between the part of the pipe lying under the restraints widened with simultaneous solidification. At the two ends, however, there are parts with strongly changing Diameters that have to be cut off and are therefore to be regarded as losses are.

Der vorliegenden Erfindung liegt auch nicht die Aufgabe zugrunde, ein Rohr in seinem Durchmesser aufzuweiten, sondern vielmehr dieses Rohr an allen seinen Stellen durch eine Kaltreckung zu verfestigen. Eine solche Kaltreckung kann nun entweder durch radiale Aufweitung mit den vorstehend genannten Schwierigkeiten bzw. Nachteilen vorgenommen werden oder aber durch eine reine Längsdehnung herbeigeführt werden, bei der dann allerdings die Gefahr besteht, daß das Rohr an gewissen Stellen stärker als an anderen eingeschnürt wird oder aber seine Form verliert. Außerdem wird, was in vielen Fällen unerwünscht ist, im erstgenannten Falle der Durchmesser des Rohres vergrößert, im letzteren Falle dagegen verkleinert. In jedem Falle müssen jedoch die eingespannten Rohrenden als Verlust betrachtet werden.The present invention is also not based on the object to expand a pipe in its diameter, but rather this pipe at all to solidify its places by cold stretching. Such cold stretching can now either by radial expansion with the difficulties mentioned above or disadvantages are made or brought about by a pure longitudinal expansion in which, however, there is then the risk that the pipe at certain points is constricted more than on others or loses its shape. aside from that becomes, which is undesirable in many cases, in the former case the diameter of the pipe enlarged, in the latter case, however, reduced in size. In any case, you have to however, the clamped pipe ends are considered a loss.

Durch sinnvolle Kombination der beiden Verformungsarten können nun erfindungsgemäß sämtliche vorgenannten Nachteile vermieden werden und im Extremfalle eine Dehnung und damit Verfestigung sämtlicher Teile des Rohres erreicht werden, ohne daß sich der Durchmesser des Rohres dabei ändert und ohne daß sich insbesondere der Mittelteil des Rohres von den beiden eingespannten Enden bezüglieh seiner geometrischen Gestalt und Größe unterscheidet. Dabei ist zu beachten, daß sich die beiden Einflüsse, nämlich die Ausdehnung durch hydraulischen Druck und der Längszug, nicht einfach additiv überlagern, sondern daß eine ausgesprochene Kombinationswirkung zustande kommt: Während nämlich sonst bei allen bekannten Verfahren und Vorrichtungen die Anwendung eines inneren hydraulischen Druckes eine radiale Ausdehnung des Rohres oder sonstigen Körpers zwangläufig zur Folge hat, da eine Volumenvergrößerung in anderer Weise gar nicht möglich ist, erfolgt bei dem Verfahren gemäß der Erfindung keine derartige radiale Ausdehnung, oder zumindest ist diese, wenn sie in geringem Maße stattfinden sollte, unwesentlich. Vielmehr wird jedes einzelne Flächenelement der Rohrwandung flächenhaft gereckt und damit eine außerordentlich gleichmäßige Verdünnung erzielt, die andererseits noch durch Wahl eines Werkstoffes verbessert wird, der die an sich bekannten Eigenschaften aufweist, hohe Gleichmaßdehnung (ohne örtliche Einschnürungen) zu besitzen, wobei dessen Verfestigung stärker zunimmt, als der hierbei beanspruchte Querschnitt abnimmt.With a sensible combination of the two types of deformation, you can now according to the invention all of the aforementioned disadvantages are avoided and in extreme cases an expansion and thus solidification of all parts of the pipe can be achieved, without changing the diameter of the pipe and without changing in particular the central part of the tube from the two clamped ends with respect to its geometric Shape and size are different. It should be noted that the two influences namely the expansion by hydraulic pressure and the longitudinal pull, not easy superimpose additively, but that a pronounced combination effect occurs comes: While otherwise with all known methods and devices the Applying an internal hydraulic pressure causes a radial expansion of the pipe or other body inevitably results in an increase in volume in otherwise not possible at all, takes place in the method according to the invention no such radial extension, or at least it is if it is small Dimensions should take place, insignificant. Rather, each individual surface element is the pipe wall stretched over a large area and thus an extraordinarily uniform one Thinning achieved, which on the other hand is improved by the choice of a material which has the properties known per se, high uniform elongation (without local constrictions), whereby its solidification increases more strongly, as the cross section claimed here decreases.

Bei der bekannten Vorrichtung bzw. dem bekannten Verfahren muß das Rohr bei seiner Ausdehnung äußerlich begrenzt werden. Es ist also zur Durchführung dieses bekannten Verfahrens und in der bekannten Vorrichtung eine äußere Form erforderlich.In the known device or the known method that must Pipe are limited externally in its expansion. So it's about to carry out this known method and in the known device requires an external shape.

Es ist weiterhin ein Verfahren zur Erhöhung der Streckgrenze beschrieben, wobei rotationssymmetrische Hohlkörper im Laufe des Verfahrens so stark ausgedehnt werden, daß die hierbei erzeugten Spannungen die ursprüngliche Streckgrenze übersteigen und diese erhöhen. Dabei wird die radiale Dehnung allerdings auf rein mechanische Weise bewirkt. Eine solche Dehnung kann selbstverständlich längst nicht mit der Gleichmäßigkeit erfolgen wie bei Verwendung eines hydraulischen Druckes.A method for increasing the yield strength is also described, wherein rotationally symmetrical hollow bodies expanded so greatly in the course of the process that the stresses generated thereby the original Exceed the yield point and increase it. In doing so, the radial expansion is, however effected in a purely mechanical way. Such a stretch can of course Far from being done with the same uniformity as when using a hydraulic one Pressure.

Es ist weiterhin grundsätzlich bekanntgeworden, eine Kaltverformung durch gleichzeitiges Aufbringen eines Längszuges und einer Torsionsspannung vorzunehmen. Durch ein solches Verfahren lassen sich jedoch die hier gegebenen Aufgaben nicht lösen.It has also become known in principle, a cold deformation by simultaneously applying a longitudinal tension and a torsional stress. However, the tasks given here cannot be achieved by such a method to solve.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Kaltverfestigen kreiszylindrischer Rohre, die aus einem metallischen Werkstoff hoher Gleichmaßdehnung ohne örtliche Einschnürungen bestehen, dessen Verfestigung beim Kaltrecken stärker zunimmt, als der hierbei beanspruchte Querschnitt abnimmt, insbesondere aus nichtrostendem Stahl, durch Aufweiten der beiderseits verschlossenen Rohre mittels Aufbringens eines inneren hydraulischen Druckes auf die Innenwand, besteht darin, daß die Rohre ohne eine mechanische äußere Begrenzung an ihrem Umfange gleichzeitig mit dem Aufweiten durch den Innendruck in an sich bekannter Weise in Längsrichtung gereckt werden.The inventive method for work hardening circular cylindrical Pipes made from a metallic material of high uniform expansion without local There are constrictions, the hardening of which increases more strongly during cold stretching than the stressed cross-section decreases, especially made of stainless steel, by expanding the tubes, which are closed on both sides, by applying an inner one hydraulic pressure on the inner wall, consists in that the pipes without a mechanical outer limitation on its circumference at the same time as the expansion the internal pressure can be stretched in a known manner in the longitudinal direction.

Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Außendurchmesser des Rohres während der Aufweitung nur an einer Stelle seiner Länge kontrolliert und die Aufweitung des Rohres so lange fortgesetzt wird, bis sein Außendurchmesser an dieser Stelle den vorbestimmten Sollwert erreicht hat.Furthermore, it is provided according to the invention that the outer diameter of the pipe is controlled only at one point of its length during the expansion and the expansion of the pipe is continued until its outer diameter has reached the predetermined setpoint at this point.

Weiterhin wird vorgeschlagen, daß das zur Kaltverfestigung an seinen beiden Enden eingespannte und dazwischen außen praktisch frei liegende Rohr etwa in seiner Mitte unterstützt wird. Dabei ist vorteilhafterweise das zu verfestigende Rohr zwischen seinen einzuspannenden Enden an mindenstens einer Stelle seiner Länge seitlich geführt.It is also proposed that the work hardening at his pipe clamped at both ends and practically exposed on the outside in between is supported in its midst. Advantageously, that is to be solidified Tube between its ends to be clamped at least at one point along its length laterally guided.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens. Eine solche Vorrichtung umfaßt erfindungsgemäß zwei auf einem gemeinsamen Bett angeordnete, flüssigkeitsdicht abschließende Einspannvorrichtungen für die Enden des Rohres, deren eine mit einer Durchtrittsöffnung für eine in das Rohrinnere einzuleitende Druckflüssigkeit versehen ist, während die andere vorzugsweise eine verschließbare Durchtrittsöffnung zum Entweichen der Luft beim Füllen des Rohres mit Druckflüssigkeit besitzt.The invention also relates to a device for carrying out the process of the aforementioned procedure. Such a device according to the invention comprises two Liquid-tight clamping devices arranged on a common bed for the ends of the tube, one of which has a passage opening for one into the Inside the pipe is provided hydraulic fluid to be introduced, while the other is preferably a closable passage opening for air to escape when the tube is filled with hydraulic fluid.

Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergben sich in Verbindung mit der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles, an Hand der Zeichnung. Dabei zeigt F i g. 1 eine Vorrichtung zur Vornahme der Verformungsverfestigung eines Rohres im Grundriß, F i g. 2 die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung im Aufriß, F i g. 3 einen Längsschnitt durch das in die Vorrichtung nach F i g. 1 und 2 eingesetzte Rohr, F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie 8-8 in F i g. 2, F i g. 5 die in F i g. 4 dargestellte Klemmvorrichtung in perspektivischer Darstellung, F i g. 6 die Kalibriervorrichtung in perspektivischer Darstellung und F i g. 7 ein Diagramm betreffend die Dehnung des Rohres.Further features of the device according to the invention can be found in Connection with the description of an exemplary embodiment on the basis of the drawing. F i g. 1 a device for performing the deformation hardening of a Rohres in plan, F i g. 2 the in F i g. 1 shown device in elevation, F i g. 3 shows a longitudinal section through the in the device according to F i g. 1 and 2 used Rohr, Fig. 4 shows a section along line 8-8 in FIG. 2, fig. 5 in F i G. 4 shown clamping device in perspective, F i g. 6 the Calibration device in a perspective view and FIG. 7 relating to a diagram the expansion of the pipe.

Die in F i g. 1 bis 3 dargestellte Vorrichtung, allgemein mit 108 beziffert, umfaßt zwei armierte Betonpfeiler 110, die in einem nennenswerten Abstand voneinander angordnet sind und einen Rahmen 112 tragen. Der Rahmen umfaßt ein oberes und unteres Bett 114, die in einem Abstande voneinander liegen und deren Querschnitte in F i g. 4 dargestellt sind. Jedes Bett umfaßt einen breiten, in einer waagerechten Ebene liegenden Steg 116 und zwei in Längsrichtung verlaufene Flansche 118, die rechtwinklig zu dem Steg und in der Nähe seiner gegenüberliegenden Längskanten angeordnet sind.The in F i g. The device shown in FIGS. 1 to 3, generally numbered 108, comprises two reinforced concrete pillars 110 which are arranged at an appreciable distance from one another and which support a frame 112. The frame includes upper and lower beds 114 which are spaced apart and the cross sections of which are shown in FIG. 4 are shown. Each bed includes a wide web 116 lying in a horizontal plane and two longitudinal flanges 118 which are perpendicular to the web and near its opposite longitudinal edges.

Am linken Ende der Maschine 108 befindet sich ein Bedienungspult 120, in dem sich verschiedene Steuereinrichtungen 122 befinden. Ferner befindet sich an dem linken Ende der Maschine ein Druckzylinder 124, der von dem Pfeiler getragen wird und einen Kolben 126 besitzt. Aus dem rechten Ende des Zylinders 124 ragt eine Kolbenstange 128 heraus, die mit einem Schlitten oder Wagen 130 verbunden ist, der zwischen den Betten 112 und 114 in deren Längsrichtung gleiten kann.At the left end of the machine 108 there is a control panel 120 in which various control devices 122 are located. Also at the left end of the machine is a pressure cylinder 124 carried by the pillar and having a piston 126 . A piston rod 128 protrudes from the right end of the cylinder 124 and is connected to a slide or carriage 130 which can slide between the beds 112 and 114 in their longitudinal direction.

Dieser Schlitten 130 ist an seinem rechten Ende mit einer Klemmhalterung 132 versehen, die in F i g. 3 bis 5 im einzelnen dargestellt ist. Die Klemmvorrichtung 132 umfaßt ein Kopfstück 134, das fest auf dem Wagen oder Schlitten 130 angeordnet ist. Aus F i g. 4 ist zu ersehen, daß der Schlitten längs seiner vier Längskanten mit Laufrollen 136 versehen ist, die beispielsweise durch Bolzen 138 an dem Schlitten befestigt sind.This carriage 130 is provided at its right end with a clamp bracket 132, which is shown in FIG. 3 to 5 is shown in detail. The clamping device 132 comprises a head piece 134 which is fixedly arranged on the carriage or carriage 130. From Fig. 4 it can be seen that the slide is provided along its four longitudinal edges with rollers 136 which are fastened to the slide, for example by bolts 138.

An dem Kopfstück 134 ist beispielsweise mittels zweier horizontaler Teile 142 mit senkrechten Wandungen oder Flanschen 144 an ihren äußeren Enden eine Klemmvorrichtung 140 angeordnet, wobei die äußeren Enden der Teile 142 über die Klemmvorrichtung überstehen. A clamping device 140 is arranged on the head piece 134 , for example by means of two horizontal parts 142 with vertical walls or flanges 144 at their outer ends, the outer ends of the parts 142 projecting beyond the clamping device.

Die Klemmvorrichtung 140 umfaßt zwei im großen und ganzen gleiche Teile 146 und 148 mit im großen und ganzen rechteckiger Form, von denen jede eine halbkreisförmige Klemmfläche besitzt, die mit dem Bezugszeichen 150 bzw. 152 bezeichnet sind. Die halbkreisförmigen Klemmflächen 150 und 152 bilden zusammen eine zylindrische Klemmfläche, und diese Fläche ist mit einer ringförmigen Umfangsnut 154 versehen. In der Klemmbacke 146 sind in der Nähe ihrer gegenüberliegenden Enden zwei Stehbolzen 156 befestigt, die durch Bohrungen in der Klemmbacke 148 ragen. An den äußeren Enden der Stehbolzen 156 ist ein Joch 158 befestigt. Durch das Joch 158 ist eine Schraube 160 geschraubt, an deren äußerem Ende ein Handrad 162 befestigt ist. Das innere Ende der Schraube ist in einer Platte 164 drehbar angeordnet, die auf einer Seite der Klemmbacke 148 liegt und die Schraube an einer Axialversehiebung gegenüber der Klemmbacke hindert. Die Klemmvorrichtung 132 kann somit die Außenseite eines Endes des Rohres 54 umgreifen.Clamping device 140 comprises two generally identical parts 146 and 148 of generally rectangular shape, each of which has a semicircular clamping surface designated by reference numerals 150 and 152, respectively. The semicircular clamping surfaces 150 and 152 together form a cylindrical clamping surface, and this surface is provided with an annular circumferential groove 154 . Two stud bolts 156 are fastened in the clamping jaw 146 in the vicinity of their opposite ends and project through bores in the clamping jaw 148 . A yoke 158 is attached to the outer ends of the stud bolts 156. A screw 160 is screwed through the yoke 158, at the outer end of which a hand wheel 162 is fastened. The inner end of the screw is rotatably mounted in a plate 164 which lies on one side of the jaw 148 and prevents the screw from being axially displaced with respect to the jaw. The clamping device 132 can thus grip around the outside of one end of the tube 54 .

Durch das Kopfstück 134 erstreckt sich ein hohler Zylinder 166, der einen flachen Kopf besitzt, in den ein Rohrkrümmer 170 geschraubt ist, der nach oben offen ist, um die Luft aus dem Rohr 54 in der Nähe seines oberen Endes herauszulassen. Das Kopfstück 134 besitzt einen Vorsprung 172, der den Zylinder 166 umgibt und der Außenseite des Kopfes 168 gegenüberliegt. Der Zylinder 166 ist von einem Gummiring 174 umgeben, der zwischen dem Ende des Vorsprungs 172 und der Außenseite des Kopfes 168 liegt. Der Kopf ist. wie nachfolgend ausgeführt wird, auf den Vorsprung zu verschiebbar, wodurch der Ring zusammengepreßt und nach außen gegen die Innenseite des Rohres gedrückt wird, wobei er einen Teil des Rohres verformt, so daß es in die ringförmige Nut 154 der Klemmvorrichtung gedrückt und fest zwischen dem Gummiring und der Klemmvorrichtung gehalten wird, während gleichzeitig das Ende des Rohres abgedichtet wird.Extending through head piece 134 is a hollow cylinder 166 having a flat head into which is screwed a pipe elbow 170 which is open upwardly to allow air to escape from pipe 54 near its upper end. The head piece 134 has a protrusion 172 which surrounds the cylinder 166 and faces the outside of the head 168. The cylinder 166 is surrounded by a rubber ring 174 which lies between the end of the projection 172 and the outside of the head 168 . The head is. slidable toward the protrusion as set forth below, compressing the ring and pressing it outwardly against the inside of the tube, deforming part of the tube so that it is pressed into the annular groove 154 of the clamp and firmly between the rubber ring and the clamp is held while the end of the tube is sealed.

Der Zylinder 166 ragt in ein Paßstück 176 zur Entlüftung des Rohrinnern über den Krümmer 170, und das Paßstück 176 ist mit einem Ventil versehen, das den Luftauslaß schließt, wenn die Luft in dem Rohr, wie nachfolgend dargelegt wird, durch Druckmittel ersetzt ist. Von dem Paßstück 176 erstreckt sich eine Kolbenstange 178 zu einem Kolben 180 in einem Zylinder 182, der an dem Schlitten 130 befestigt ist. Wenn somit der Kolben 180 durch den hydraulischen Druck nach links bewegt wird, wird der Kopf auf den Vorsprung 172 zu verschoben und preßt den Gummiring zusammen, wobei er in der bereits angedeuteten Weise verformt wird.The cylinder 166 protrudes into a fitting 176 for venting the interior of the pipe via the elbow 170, and the fitting 176 is provided with a valve which closes the air outlet when the air in the pipe is replaced by pressurized medium, as will be set out below. A piston rod 178 extends from the fitting 176 to a piston 180 in a cylinder 182 which is attached to the carriage 130 . When the piston 180 is thus moved to the left by the hydraulic pressure, the head is displaced towards the projection 172 and compresses the rubber ring, whereby it is deformed in the manner already indicated.

An dem gegenüberliegenden Ende der Ausweitvorrichtung ist ein Wagen oder Schlitten 184 vorgesehen, der in seiner Ausführungsform im großen und ganzen dem bereits beschriebenen Wagen oder Schlitten 130 gleicht und eine Einklemmvorrichtung 186 umfaßt, die der Klemmvorrichtung 132 gleicht. Das Paßstück 188, das dem Paßstück 176 entspricht, ist mit einer biegsamen Druckleitung 190 versehen, durch die der hydraulische Druck in das Rohr geführt wird. Das Paßstück 188 ist mittels einer Kolbenstange 192 mit einem Kolben 194 in einem Druckzylinder 196 verbunden. Der Zylinder 196 ist an dem Wagen oder Schlitten 184 befestigt, der gegenüber dem Rahmen der Maschine, insbesondere gegenüber den Betten 114, verstellbar ist. Der Schlitten ist mittels Sperrzapfen 198 und 200 feststellbar, die in bzw. aus entsprechenden Öffnungen 202 und 204 der Stege 116, beispielsweise mittels zweier Zahnstangen 206 an den Enden der Zapfen, ein- bzw. ausrückbar sind, die durch ein Stirnzahnrad 208 auf der Welle eines Handrades 210 angetrieben werden.At the opposite end of the expansion device, a carriage or slide 184 is provided, which in its embodiment is largely similar to the carriage or slide 130 already described and comprises a clamping device 186 which is similar to the clamping device 132. The fitting 188, which corresponds to the fitting 176 , is provided with a flexible pressure line 190 through which the hydraulic pressure is carried into the pipe. The adapter 188 is connected to a piston 194 in a pressure cylinder 196 by means of a piston rod 192. The cylinder 196 is attached to the carriage or slide 184 , which is adjustable with respect to the frame of the machine, in particular with respect to the beds 114. The slide can be locked by means of locking pins 198 and 200 , which can be engaged or disengaged in or out of corresponding openings 202 and 204 of the webs 116, for example by means of two racks 206 at the ends of the pins, which are driven by a spur gear 208 on the shaft a handwheel 210 are driven.

Das Rohr 54 wird somit an seinen entgegengesetzten Enden durch die Klemmvorrichtungen 132 und 186 getragen. Der mittlere Teil des Rohres 54 wird außerdem durch einen verstellbaren Abstandshalter oder Tisch 212 getragen, und je zwei Führungen 214 sind vorgesehen, die das Rohr seitlich in die richtige Lage bringen.The tube 54 is thus supported by the clamps 132 and 186 at its opposite ends. The central portion of the tube 54 is also supported by an adjustable spacer or table 212, and two guides 214 are provided to position the tube laterally.

Über das Rohr 54 ist normalerweise in der Nähe seines linken Endes eine Kalibriervorrichtung 216 (F i g. 1, 2 und 6) geschoben, die den Ausweitvorgang zum Einhalten bringt, wenn das Rohr in einem bestimmten Maße ausgeweitet ist. Die Kalibriervorrichtung umfaßt zwei gleiche Platten 218 mit ausgerichteten, kreisförmigen Öffnungen 220. Die Platten 218 werden durch obere und untere Abstandklötze 222 bzw. 224 und durch Bolzen 226 in einem Abstand voneinander ausgerichtet zueinander gehalten, die sich durch die Platten und Klötze erstrecken und auf deren Enden Muttern geschraubt sind. Mit Hilfe der Bolzen 228 ist die Höhe des Mikroschalters einstellbar, so daß dessen Bedienungsteil 232 ein bestimmtes Stück in den zylindrischen, durch die Öffnungen 220 begrenzten Raum vorspringt, so daß der Schalter bedient wird, wenn das Rohr bis auf einen bestimmten Durchmesser ausgedehnt worden ist. Durch die Bedienung des Mikroschalters wird der Ausweitvorgang, wie bereits angedeutet, gestoppt. Da sich das Rohr gleichzeitig ausdehnt, ist nur eine Kalibriervorrichtung erforderlich, und diese ist normalerweise, wie aus F i g. 1 und 2 ersichtlich ist, in der Höhe des linken Endes des Rohres angeordnet.A calibrating device 216 (Figs. 1, 2 and 6) is normally slid over the pipe 54 near its left end which stops the expansion process when the pipe has expanded to a certain extent. The calibration device includes two similar plates 218 with aligned circular openings 220. The plates 218 are spaced apart by upper and lower spacer blocks 222 and 224, respectively, and bolts 226 which extend through and onto the plates and blocks Ends nuts are screwed. With the aid of the bolts 228 the height of the microswitch can be adjusted so that its operating part 232 projects a certain distance into the cylindrical space delimited by the openings 220, so that the switch is operated when the tube has been expanded to a certain diameter . By operating the microswitch, the expansion process is stopped, as already indicated. Since the pipe is expanding at the same time, only one calibration device is required and this is normally as shown in FIG. 1 and 2 can be seen, arranged at the level of the left end of the tube.

Die Ausweitmaschine enthält drei Pumpen 232, 234 und 236. Alle diese Pumpen sind Hochdruckpumpen und brauchen keine große Förderleistung zu besitzen. Die beiden Pumpen 232 und 234 werden von einem gemeinsamen Elektromotor 238 angetrieben, der an beiden Enden Abgangswellen besitzt. Die Pumpen und der Motor sind in einem Druckmittelbehälter angeordnet, der mit 240 bezeichnet ist und der beispielsweise bei einer speziellen Ausführungsform der Maschine ein Fassungsvermögen von etwa 5001 besitzen kann. Die Pumpe 232 ist mit Druckleitungen und Steuereinrichtungen verbunden, die den Zylinder 124 und den Kolben 126 steuern, die auf das Rohr eine Eängsstreckkraft ausüben. Die Pumpe 234 ist über Druckleitungen und Ventile mit den beiden Kolben 180 und 194 und den zugehörigen Zylindern 182 und 196 verbunden, um die Klemmvorrichtungen 132 und 186 an den Enden des Rohres zu steuern. Die Pumpe 236 wird von einem Elektromotor 242 angetrieben und ist mit einem Ablaßtank 244 geeigneter Größe und Ausführungsform verbunden, der unter der Maschine angeordnet ist und aus dem Wasser über entsprechende Leitungen und Ventile und die biegsame Leitung 190, das Paßstück 188 und den abwärtsgerichteten Krümmer 246 (F i g. 3) in das Rohr gepumpt wird. Die Luft in dem Rohr wird durch den Krümmer 170 herausgedrückt, der dann verschlossen wird. Danach entsteht in dem Rohr Druck, der dieses ausdehnt, wobei es gleichzeitig mittels des Druckzylinders 124 und des Kolbens 126 einer Längsstreckung ausgesetzt wird.The expansion machine contains three pumps 232, 234 and 236. All of these pumps are high pressure pumps and do not need to have a large delivery capacity. The two pumps 232 and 234 are driven by a common electric motor 238 which has output shafts at both ends. The pumps and the motor are arranged in a pressure medium container, which is designated with 240 and which, for example, in a special embodiment of the machine, can have a capacity of about 5001. The pump 232 is connected to pressure lines and control devices which control the cylinder 124 and the piston 126 which exert a longitudinal stretching force on the tube. The pump 234 is connected by pressure lines and valves to the two pistons 180 and 194 and the associated cylinders 182 and 196 to control the clamping devices 132 and 186 at the ends of the tube. The pump 236 is driven by an electric motor 242 and is connected to a drain tank 244 of suitable size and shape located below the machine and out of the water via appropriate lines and valves and flexible line 190, fitting 188 and downward bend 246 (Fig. 3) is pumped into the pipe. The air in the tube is forced out through elbow 170 which is then closed. Pressure then arises in the pipe, which expands it, whereby it is simultaneously subjected to a longitudinal extension by means of the pressure cylinder 124 and the piston 126.

Das Diagramm in F i g. 7 zeigt die Aufweitung eines Rohres, das anfänglich einen Außendurchmesser von 90 mm und eine Wandstärke von d = 0,5 mm besitzt, während der endgültige Außendurchmesser 100 mm beträgt. Der anfängliche Außendurchmesser Dl ist als Abszisse, der endgültige Außendurchmesser D2 als Ordinate aufgetragen, während die Wandstärke Parameter ist. Durch die Linie für 0,5 mm ist der Anfangszustand des Rohrers angegeben. Geht man senkrecht nach unten bis auf den Endaußendurchmesser von 100 mm, so liegt die Endwandstärke (aus den schrägen Linien abgelesen) zwischen 0,43 und 0,46 mm, etwa bei 0,445 mm. Geht man senkrecht bis über die Linie für Endaußendurchmesser von 100 mm hinaus zu noch größeren Außendurchmessern, so kann man die entsprechend dünneren Wandstärken aus den mehr oder weniger stark geneigten Linien ablesen. Mannigfache andere Ausgangsaußendurchmesser und Endaußendurchmesser können in gleicher Weise abgelesen werden, und es kann für eine bestimmte Wandstärke, ausgehend von einem bekannten Außendurchmesser, der Endaußendurchmesser bestimmt werden, oder es kann ein Ausgangsaußendurchmesser bestimmt werden, wenn der gewünschte Enddurchmesser und die Wandstärke bekannt sind. Wie bereits angedeutet, gilt das in F i g. 7 dargestellte Diagramm für, -eine anfängliche Werkstoffdicke von 0,5 mm. Gleichartige Diagramme werden für die verschiedenen weiteren Werkstoffdicken oder Ausgangswandstärken benutzt.The diagram in FIG. 7 shows the expansion of a pipe that is initially has an outside diameter of 90 mm and a wall thickness of d = 0.5 mm, while the final outside diameter is 100 mm. The initial outside diameter Dl is plotted as the abscissa, the final outer diameter D2 as the ordinate, while the wall thickness is a parameter. Through the line for 0.5 mm is the initial state of the Rohrer specified. If you go straight down to the final outer diameter of 100 mm, the final wall thickness (read from the oblique lines) is between 0.43 and 0.46 mm, around 0.445 mm. If you go vertically up to the line for the final outer diameter from 100 mm to even larger outside diameters, you can do this accordingly Read off thinner wall thicknesses from the more or less steeply inclined lines. Manifold other starting outside diameters and final outside diameters can be used in the same way can be read, and it can be for a certain wall thickness, starting from a known outside diameter, the final outside diameter can be determined, or it can an initial outside diameter can be determined if the desired final diameter and the wall thickness are known. As already indicated, this applies in FIG. 7 shown Diagram for, -an initial material thickness of 0.5 mm. Similar diagrams are used for the various other material thicknesses or initial wall thicknesses.

Zum völligen Verständnis der Erfindung und des beschriebenen Verfahrens und der Vorrichtung wird im nachstehenden die Reihenfolge der Arbeitsvorgänge aufgezeigt.To fully understand the invention and the method described and the device will in the following the sequence of operations shown.

Zunächst wird die Kalibriervorrichtung über das Rohr geschoben und das Rohr in die Klemmvorrichtungen 132 und 186 der Aufweitmaschine eingesetzt. Die Pumpen 232 und 234 werden eingeschaltet und treiben die Kolben 180 und 194 an, die die Ringe oder Abdichtungen zusammenpressen, wodurch ein Teil des Rohres in die zugehörige Klemmnut gedrückt wird. Dann werden der Motor 242 und die Pumpe 236 eingeschaltet, die Wasser in das Rohr pumpen und es einem Innendruck aussetzen. Als Ergebnis der Rohrdehnungen wird der gedehnte Teil verfestigt, wodurch seine Zugfestigkeit und seine Streckgrenze erhöht werden und ein zeitweiliges Aufhören der Dehnung an dieser Stelle eintritt, was eine gleichartige Dehnung über die ganze Länge des Rohres zur Folge hat. Nachdem dieses Dehnen oder Ausweiten so lange fortgesetzt worden ist, bis der gewünschte Endaußendurchmesser erzielt ist, wird der Mikroschalter der Kalibriervorrichtung bedient, der den Ausweitvorgang entweder durch Schließen entsprechender Ventile oder durch Anhaltender Motore 242 und 238 zum Anhalten bringt. Sorte 304 (0:'0) ( Sorte 321 (0''o) Sorte 347 (0:'o) Kohlenstoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,08 max. 0,10 max. 0,10 max. Mangan ........................ 2,00 max. 2,00 max. 2,00 max. Phosphor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,03 max. 0,03 max. 0,03 max. Schwefel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,03 max. 0,03 max. 0,03 max. Silizium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,75 max. 0,75 max. 0,75 max. Chrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 bis 20 17 bis 20 17 bis 20 Nickel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 bis 10 7 bis 10 8 bis 12 Titan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - viermal Kohlenstoff min. - Niobium (Columbium) . . . . . . . . . . - - zehnmal Kohlenstoff Die Zugfestigkeit von rostfreiem Stahl wird ferner beispielsweise während der Aufweitung des Rohres von 52 auf 70 kg/mm' gesteigert. während die Streckgrenze von 21 auf 49 kg:`mma steigt. Bei einer Anfangswandstärke von 0,5 mm und einem Außendurchmesser von etwa 90 mm erreicht der Innendruck eine Höhe von 61 bis 63 atü, während die axiale Zugkraft auf Grund des inneren Axialdruckes und der äußeren axialen Zugkraft 6750 kg erreicht. Die bevorzugte Anfangswandstärke (Werkstoffdicke) liegt im Bereich von 0,25 bis 0,5 mm. Die minimale Wandstärke ist im allgemeinen durch Schweißschwierigkeiten, insbesondere beim Stumpfschweißen, unterhalb einer gewissen Dicke begrenzt, und die maximale Dicke wird im allgemeinen durch den maximalen Innendruck begrenzt, der sicher und wirtschaftlich noch gerade erzielt werden kann.First, the calibration device is pushed over the pipe and the pipe is inserted into the clamping devices 132 and 186 of the expansion machine. Pumps 232 and 234 are turned on and drive pistons 180 and 194 which compress the rings or seals, forcing part of the tube into the associated clamping groove. Then the motor 242 and the pump 236 are turned on, which pump water into the pipe and subject it to internal pressure. As a result of the pipe expansions, the stretched part is solidified, whereby its tensile strength and its yield point are increased and a temporary cessation of the expansion occurs at this point, which results in a similar expansion over the entire length of the pipe. After this stretching or expansion has been continued until the desired final outer diameter has been achieved, the microswitch of the calibration device is operated, which brings the expansion process to a halt either by closing appropriate valves or by stopping motors 242 and 238. Grade 304 (0: '0) (Grade 321 (0''o) Grade 347 (0:' o) Carbon. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.08 max. 0.10 max. 0.10 max. Manganese ........................ 2.00 max. 2.00 max. 2.00 max. Phosphorus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.03 max. 0.03 max. 0.03 max. Sulfur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.03 max. 0.03 max. 0.03 max. Silicon. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.75 max. 0.75 max. 0.75 max. Chrome. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 to 20 17 to 20 17 to 20 Nickel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 to 10 7 to 10 8 to 12 Titanium. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - four times carbon min .-- Niobium (Columbium). . . . . . . . . . - - ten times carbon The tensile strength of stainless steel is further increased, for example, during the expansion of the pipe from 52 to 70 kg / mm '. while the yield strength increases from 21 to 49 kg: `mma. With an initial wall thickness of 0.5 mm and an outer diameter of about 90 mm, the internal pressure reaches a height of 61 to 63 atmospheres, while the axial tensile force due to the internal axial pressure and the external axial tensile force reaches 6750 kg. The preferred initial wall thickness (material thickness) is in the range from 0.25 to 0.5 mm. The minimum wall thickness is generally limited by welding difficulties, in particular with butt welding, below a certain thickness, and the maximum thickness is generally limited by the maximum internal pressure which can just be achieved safely and economically.

Bemerkenswert ist für die Erfindung, daß zu ihrer Durchführung keine Begrenzungsgesenke erforderlich sind und daß die Kalibrierung nur an einer Stelle auf der Länge des Rohres vorgenommen zu werden braucht, wodurch die normale Kalibrierung von einem Ende zum anderen entfällt.It is noteworthy for the invention that no Limiting dies are required and that calibration only takes place at one point needs to be made on the length of the pipe, eliminating the normal calibration from one end to the other is omitted.

Selbstverständlich wird in dem Maße, in dem das ursprüngliche Werkstück in seiner Dicke ungleichmäßig ist, eine Ungleichmäßigkeit in der Größe und Gestalt auch bei dem fertigen Erzeugnis auftreten, wenn man nach dem beschriebenen Verfahren arbeitet. In gewissen Fällen, in denen für das fertige Erzeugnis eine extrem hohe Genauigkeit hinsichtlich Der Druck in den Zylindern 182 und 196 und an dem Druckkolben 194 wird ebenso wie der Wasserdruck in dem Rohr abgelassen. Dann werden die Klemmvorrichtungen 132 und 186 gelöst, indem die Handräder, wie das Handrad 162, gedreht werden, und das Rohr aus der Ausweitmaschine entnommen, wobei das darin befindliche Wasser in den Behälter oder Tank 244 ausgegossen wird. Dann werden die ausgebeulten Teile des fertigen Rohres, die durch die äußeren Teile 132 und 186 der Klemmvorrichtung erzeugt werden, abgeschnitten. Das fertige Rohr ist gerade und rund, besitzt völlig gleichmäßige Abmessungen und ist fester als ein Rohr, das nicht ausgeweitet wurde.Of course, to the extent that the original workpiece is non-uniform in thickness, non-uniformity in size and shape will also occur in the finished product when working according to the method described. In certain cases where extremely high accuracy is required for the finished product. The pressure in cylinders 182 and 196 and on plunger 194 is relieved as is the water pressure in the pipe. The clamps 132 and 186 are then released by turning the handwheels, such as handwheel 162, and the tube is removed from the expander, pouring the water therein into the container or tank 244. Then the bulged portions of the finished pipe created by the outer portions 132 and 186 of the clamp are cut off. The finished pipe is straight and round, has perfectly uniform dimensions, and is stronger than a pipe that has not been expanded.

Obwohl es noch andere Werkstoffe gibt, die beim Strecken bzw. Dehnen sich schneller verfestigen als sie dünner werden, besitzt rostfreier Stahl diese Eigenschaft in sehr starkem Maße und bildet daher den für die Erfindung bevorzugten Werkstoff. Es gibt verschiedene Arten von rostfreiem Stahl, von denen die Sorten 321, 347 und 304 als Beispiele angeführt werden sollen. Dabei handelt es sich um Chromnickelstähle mit verschiedenen Zusätzen gemäß nachstehender Aufstellung: Größe und Form gefordert wird, die über die des ursprünglichen Werkstückes hinausgeht, kann es zweckmäßig sein, das Werkstück in eine Begrenzungshülse zu setzen, an die sich das Werkstück bei der abschließenden Ausweitbewegung anlegt. Eine solche Hülse ist natürlich kein Gesenk zum Formen des Werkstücks im üblichen Sinne, sondern ist lediglich eine Form, deren Zweck und Funktion sich aus den Dickenunterschieden des ursprünglichen Werkstoffes für das Werkstück ergibt.Although there are other materials that are useful in stretching solidify faster than they get thinner, stainless steel has them Property to a very high degree and therefore forms the preferred one for the invention Material. There are several types of stainless steel, the varieties of which are 321, 347 and 304 should be given as examples. It refers to Chrome-nickel steels with various additives according to the following list: Size and shape is required that goes beyond that of the original workpiece, it may be useful to put the workpiece in a limiting sleeve to which the workpiece is applied during the final expansion movement. Such a sleeve is of course not a die for shaping the workpiece in the usual sense, but is only a shape, the purpose and function of which is derived from the differences in thickness of the original material for the workpiece results.

Claims

Claims: 1. Method for work hardening circular cylindrical Pipes made from a metallic material of high uniform expansion without local There are constrictions, the hardening of which increases more strongly during cold stretching than the stressed cross-section decreases, especially made of stainless steel, by expanding the tubes, which are closed on both sides, by applying an inner one hydraulic pressure on the inner wall, characterized in that the pipes without a mechanical outer limitation on its circumference at the same time as the expansion be stretched in a known manner in the longitudinal direction by the internal pressure.

2. The method according to claim 1, characterized in that the outer diameter of the Pipe during the expansion controlled only at one point of its length and the expansion of the pipe is continued until its outside diameter is at this point has reached the predetermined setpoint.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized characterized in that the clamped for work hardening at both ends and in between the outside practically exposed pipe is supported approximately in its middle will.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the to be solidified Tube between its ends to be clamped at at least one point along its length is guided laterally.

5. Device for performing the method according to claim 1 to 4, characterized by two on a common bed (112) arranged liquid-tight closing clamping devices (132, 186) for the ends of the tube (54), one of which (186) with a passage opening for one pressurized fluid to be introduced into the interior of the pipe is provided, while the other (132) preferably has a closable passage opening for the air to escape when the pipe is filled with pressurized fluid.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that each clamping device has a holding device (140) encompassing the pipe end from the outside with two or more mutually movable clamping jaws (146, 148) and one which can be introduced into the pipe end, closes this liquid-tight and the pipe wall between them and plugs (172, 174, 168) clamping the outer jaw.

7. Apparatus according to claim 5 and 6, characterized in that the clamping jaws (146, 148) of the holding device in their cylindrical inner working surfaces (150) have annular groove-like recesses (154) , while the inner plug with expansion of the wall of the clamped pipe end in the Annular groove can be expanded into it in the radial direction. B. Apparatus according to claim 7, characterized in that the inner plug has a flexible ring (174), preferably made of rubber, and two adjacent to this ring on both sides, movable in the axial direction against the ring and this while deforming its cross-section radially outward comprises pressing annular pressure pieces (168, 172). 9. Apparatus according to claim 8, characterized in that hydraulic control cylinders (182, 196) and pistons (180, 194) are provided for moving the two pressure pieces of the inner plug. 10. Apparatus according to claim 5 to 9, characterized in that the clamping devices (132, 186) for the pipe ends on slides (130, 184) are guided in the longitudinal direction of the pipe in a bed (114) , wherein the one slide (184 ) can be clamped at one end of the bed, while the other (130) can be moved forward by the former carriage to exert a longitudinal pull on the clamped pipe. 11. The device according to claim 10, characterized in that a hydraulic control cylinder (124) and a control piston (126) are provided for moving the slide (130). 12. The device according to claim 5 to 11, characterized in that a calibration device (216) arranged at any point on the tube is provided to control the outer diameter of the tube to be expanded, the two plates (218) with the tube receiving the two closely spaced plates circular bores (220) as well as a microswitch (230) arranged adjustable in the radial direction between these plates, the stylus (232) of which faces the tube (54) and which switches on a signaling device and / or automatically switches on when the set target value of the pipe outer diameter is reached Shutdown of the liquid pressure inside the pipe or the longitudinal pull on the pipe causes. References considered: British Patent Nos. 671609, 292 937; Swiss Patent No. 134 688; E. H oudr em ont, "Handbuch der Sonderstahlkunde", 3rd edition, 1956, vol. 1, pp. 241, 582, 708, 709; H. B orchers, "Metallkunde 1I", Göschen Collection, Vol. 433, 1952, p. 118.