DE4313648C2 - Method and device for producing seamless tubes by pressure rolling - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Herstellen von nahtlosen Rohren durch Drückwalzen einer rotationssymmetrischen Luppe aus NE-Metall, vorzugsweise Kupfer über einen Dorn mittels mehrerer gegen die Außenumfangsfläche der Luppe anlegbarer Drückwalzen, die axial gegenüber der Luppe vorschiebbar sind und bei gleichzeitiger Drehung die Luppe über den Dorn zum Rohr abstrecken.The invention relates to a method and an apparatus for Implementation of the process for manufacturing seamless pipes Pressure rolling of a rotationally symmetrical blank made of non-ferrous metal, preferably copper over a mandrel by means of several against the Outer circumferential surface of the press-fit roller, which is axially opposite the slide can be pushed forward while rotating the slide Stretch over the mandrel to the pipe.
Die Erfindung geht aus von einem spanlosen Kaltumformverfahren, das gewöhnlich als Drückwalzen, häufig auch Fließdrücken bezeichnet wird. Bei diesem Verfahren wird ein rotationssymmetrischer Rohling durch eine oder mehrere gegen seine Außenumfangsfläche anliegende Drückrollen, mittels Drehung und Axialvorschub zwischen Rohling und Rollen zu einem dünnwandigen rotationssymmetrischen Hohlkörper über einen Dorn gestreckt (DE 34 02 301 A1). Mit diesem Verfahren können zylindrische Formkörper wie auch Rohre geformt werden, wobei Rücksicht zu nehmen ist, auf die an den Verformungsstellen des rotationssymmetrischen Rohlinges herrschenden Kräfte, wenn im Ergebnis maßhaltige Hohlkörper erreicht werden sollen.The invention is based on a non-cutting cold forming process that usually referred to as pressure rolling, often also referred to as flow pressure. In this method, a rotationally symmetrical blank is replaced by a or several pressure rollers resting against its outer circumferential surface, by means of rotation and axial feed between blank and rolls into one thin-walled rotationally symmetrical hollow body stretched over a mandrel (DE 34 02 301 A1). This process can be used to produce cylindrical shaped bodies as well as pipes are formed, taking into account the the deformation points of the rotationally symmetrical blank prevail Forces if dimensionally stable hollow bodies are to be achieved as a result.
Die bekannten Drückwalzverfahren arbeiten mit relativ geringen Durchmesserabnahmen, die von der Konstruktion und Funktion der verwendeten Maschinen sowie von den Werkstoffen abhängig und durch sie begrenzt sind.The known pressure rolling processes work with relatively little Diameter decreases that depend on the design and function of the used machines and depending on the materials and by them are limited.
Sind besonders hohe Durchmesserabnahmen gefordert, so ist es bislang üblich, die Kaltumformung im Pilgerwalzverfahren vorzunehmen, bei dem bekanntlich besonders hohe Qualitätsergebnisse erreichbar sind. Die dazu erforderlichen Kaltpilgerwalzwerke bedürfen jedoch relativ hoher Investitionskosten, wenngleich auch bei hohen Produktionsleistungen. Sind nur kleinere Rohrmengen gefordert, so ist zwar die Herstellung im Kaltpilgerwalzverfahren möglich, doch häufig nicht mehr wirtschaftlich. Für kleinere Produktionsmengen wäre deshalb ein Umformverfahren sinnvoll, welches die Vorteile des Kaltpilgerwalzverfahrens, nämlich hohe Querschnittsabnahmen bis zu 90% und eine glatte Rohroberfläche beibehält, aber mit geringen Investitionskosten zu realisieren ist.So far, it has been the case that particularly large diameter reductions are required usual to carry out the cold forming in the pilger rolling process, in which As is well known, particularly high quality results can be achieved. The one required cold pilger rolling mills, however, require relatively higher Investment costs, albeit with high production rates. If only small quantities of pipes are required, production is in the Cold pilger rolling processes possible, but often no longer economically. A forming process would therefore be used for smaller production quantities sensible, which the advantages of the cold pilger rolling process, namely high cross-sectional reductions of up to 90% and a smooth pipe surface retained, but can be realized with low investment costs.
Das bekannte Drückwalzverfahren und dessen Ausführung auf Drückwalzmaschinen ist ein Verfahren, mit dem glatte Rohroberflächen abgestreckt werden können, doch sind mit dem bekannten Verfahren nur geringe Durchmesserabnahmen möglich.The well-known pressure rolling process and its execution Spinning rolling machines is a process with which smooth pipe surfaces can be ironed, but are only with the known method small diameter decreases possible.
Ausgehend von den geschilderten Problemen und Nachteilen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein investitionsgünstiges Umformverfahren und eine Vorrichtung für NE-Metall-Luppen zu schaffen, die auch sehr hohe Querschnittsabnahmen ermöglichen. Based on the problems and disadvantages described, it is the task of Present invention, an investment - friendly forming process and a device for To create non-ferrous metal slugs that also have very high cross-sectional decreases enable.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung nach Anspruch 2 gelöst.According to the invention, the object is achieved by a method according to claim 1 and by a device according to claim 2 solved.
Durch die erfindungsgemäße Abwandlung des bekannten Drückwalzverfahrens und dessen Kombination mit dem Gedanken des Pilgerschrittverfahrens wird es möglich, kostengünstig Rohre aus Luppen zu strecken, wobei Querschnittsabnahmen - wie beim Kaltpilgern - bis zu 90% möglich sind. Dabei erhält das Fertigrohr eine glatte Rohroberfläche, dessen Qualität durchaus mit dem des kaltgepilgerten Rohres vergleichbar ist. Das schrittweise Abstrecken ermöglicht es, eine beliebig dünne Rohrwand herzustellen, ohne teure Kaltpilgerwalzwerke benutzen zu müssen.Due to the modification of the known pressure rolling method according to the invention and combining it with the idea of the pilgrim step process it is possible to inexpensively stretch pipes from slugs, whereby Cross-sectional decreases - as with cold pilgrims - are possible up to 90%. The finished pipe gets a smooth pipe surface, its quality is quite comparable to that of the cold pilgrim pipe. The gradual stretching enables an arbitrarily thin tube wall manufacture without having to use expensive cold pilger rolling mills.
Durch schrittweises Walzen wird die Wand der Luppe über den in dessen Innerem angeordneten Dorn in eine beliebig dünne Rohrwand geformt. Das Anstellen der Drückwalzen im Käfig kann beispielsweise durch Keile oder Lineale erfolgen, die entsprechend dem Anstellweg geformt, die Drückwalzen gegen die Luppe führen. Zum Verschieben des Käfigs selbst sind Kolben-Zylinder-Einheiten verwendbar.By gradually rolling the wall of the slab over the mandrel arranged in its interior into an arbitrarily thin one Pipe wall shaped. Starting the pressure rollers in the cage can for example by wedges or rulers, which correspond to the Formed pitch path, the pressure rollers lead against the blank. To the Moving the cage itself are piston-cylinder units usable.
Wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen ist, daß die Drückwalzen ihrerseits drehangetrieben sind, so läßt sich zusammen mit einem weiteren Merkmal der Erfindung, nachdem der Antrieb des Käfigs und der der Drückwalzen in einem Planetenüberlagerungsgetriebe verknüpft sind, sicherstellen, daß die Drehzahl der Drückwalzen so gesteuert wird, daß die Luppe nicht oder nur geringfügig auf Torsion beansprucht wird. In diesem Fall braucht die Luppe auch nicht gegen Verdrehung testgehalten zu werden.If according to a further feature of the invention it is provided that the Spinning rollers in turn are driven in rotation, so can be together with another feature of the invention after driving the cage and that of the spinning rollers linked in a planetary superposition gear ensure that the speed of the spinning rollers is controlled in this way the torsion is not or only slightly stressed becomes. In this case the brace does not need to be twisted to be tested.
Wenn nach einem anderen Merkmal der Erfindung vorgesehen ist, den Dorn im Umformbereich zylindrisch auszubilden, so ist die innere Rohrwand des fertigen Rohres durch die Dornform vorgegeben, während die äußere Wand durch die Drückwalzen ausgeformt wird. In diesem Fall kann der Dorn an seinem freien Ende um einen Fortsatz zum Anformen einer Angel an das Rohr versehen sein.If provided according to another feature of the invention, the mandrel to be cylindrical in the forming area, so is the inner tube wall of the finished tube predetermined by the mandrel shape, while the outer wall is formed by the spinning rollers. In this case the mandrel may come on its free end around an extension for forming a hinge on the Be provided.
Ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Dorn im Umformbereich konisch ausgebildet, so sind noch größere Durchmesserabnahmen der Luppe möglich.In a further embodiment of the invention, the mandrel in Forming area is conical, so are even larger Diameter reduction of the bowl possible.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung grob schematisch dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigt:An embodiment of the invention is rough in the drawing is shown schematically and is described below. It shows:
Fig. 1 eine Vorrichtung zum Drückwalzen von Rohren über einen konischen und Fig. 1 shows a device for the pressure rolling of pipes over a conical and
Fig. 2 eine Vorrichtung zum Drückwalzen von Rohren über einen zylindrischen Dorn. Fig. 2 shows a device for the pressure rolling of pipes over a cylindrical mandrel.
In Fig. 1 ist mit 1 die Luppe bezeichnet, die in dem erfindungsgemäßen Walzwerk unter Verwendung eines konischen Dornes 5 zum Rohr 2 ausgewalzt wird. Mit 4a sind die in der Grundstellung befindlichen Drückwalzen bezeichnet, die in Richtung des Doppelpfeiles quer zur Rohrachse anstellbar sind. Der konische Dorn 5 ist in bekannter Weise mit der Dornhaltestange 6 verbunden, die einen Absatz für ein Dornwiderlager 7a, 7b aufweist. Zum Einführen der Luppe dienen bekannte Treibrollensätze 8a, 8b, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung es ermöglicht, kontinuierlich betrieben zu werden, indem bei verlängerter Dornhaltestange 6 eine zweite Luppe mit Hilfe des Treibrollensatzes 8a stirnseitig gegen die erste Luppe 1 gefahren wird, bis der zweite Treibrollensatz 8b das vordere Ende der zweiten Luppe übernimmt. Der verlängerten Dornhaltestange ist ein zweites Dornstangenwiderlager 7a zugeordnet, wie dies bei herkömmlichen Kaltpilgerverfahren an sich bekannt ist.In Fig. 1, 1 denotes the billet that is rolled in the rolling mill according to the invention using a conical mandrel 5 to the tube 2. With 4 a the pressing rollers in the basic position are designated, which can be adjusted transversely to the tube axis in the direction of the double arrow. The conical mandrel 5 is connected in a known manner to the mandrel holding rod 6 , which has a shoulder for a mandrel abutment 7 a, 7 b. For introducing the billet are known drive roller sets 8 a, 8 b, the apparatus according to the invention makes it possible to be continuously operated by a second hollow billet by means of the pinch roll set 8 is driven a the end face against the first hollow billet 1 with extended mandrel holding rod 6 until the second drive roller set 8 b takes over the front end of the second blank. The elongated mandrel holding rod is assigned a second mandrel rod abutment 7 a, as is known per se in conventional cold pilgrim processes.
Mit 9 ist in Fig. 1 grob schematisch der die Drückwalzen 4a aufnehmende Käfig bezeichnet, der über einen (nicht dargestellten) Antrieb um die Rohrlängsachse in Rotation versetzt wird. Der Käfig 9 nimmt die Drückwalzen 4a in Walzeneinbaustücken 11 auf, die über Keilflächen auf Keilen 10 abgestützt durch diese radial verstellbar sind. Dazu sind die Keile 10 an Schubstangen befestigt, die unter Zwischenschaltung eines mit dem Käfig 9 rotierenden Flansches, der einen Andrückring 14 aufnimmt, über einen am unverdrehbaren Gehäuse 16 angelenkten Verstellantrieb verschiebbar sind. Das Gehäuse 16 seinerseits ist über eine Verschiebeeinheit 18 in Form einer Kolben-Zylinder-Einheit in axialer Richtung des Rohres (in Richtung des Doppelpfeiles) verschiebbar, während auf dem äußeren Umfang des zylindrischen Gehäuses 16 der rotierende Käfig 9 drehbar abgestützt ist. Ein weiterer Treibrollensatz 19 zieht das fertiggewalzte Rohr 2 ab.With 9 in Fig. 1 is roughly schematically designated the pressure rollers 4 a receiving cage, which is set in rotation via a (not shown) drive around the pipe longitudinal axis. The cage 9 receives the pressure rollers 4 a in roller chocks 11 , which are supported on wedges 10 on wedges 10 and can be adjusted radially. For this purpose, the wedges 10 are fastened to push rods which, with the interposition of a flange which rotates with the cage 9 and which receives a pressure ring 14 , can be displaced via an adjustment drive articulated on the non-rotatable housing 16 . The housing 16 in turn can be displaced in the axial direction of the tube (in the direction of the double arrow) via a displacement unit 18 in the form of a piston-cylinder unit, while the rotating cage 9 is rotatably supported on the outer circumference of the cylindrical housing 16 . Another set of driving rollers 19 pulls off the finished rolled tube 2 .
In Fig. 2 ist im Unterschied zur Fig. 1 ein zylinderischer Dorn 3 dargestellt, der an seinem freien Ende einen verjüngten Dornfortsatz 20 aufweist, mit dem eine Ziehangel an das Rohr 2 anformbar ist. In der Fig. 2 sind schematisch die Endpositionen der Drückwalzen 4a, 4b bei einer Verschiebestrecke L dargestellt.In FIG. 2, in contrast to FIG. 1, a cylindrical mandrel 3 is shown, which has a tapered spinous extension 20 at its free end, with which a drawing bar can be formed on the tube 2 . In Fig. 2, the end positions of the pressure rollers 4 a, 4 b are schematically shown at a displacement distance L.
Unter Hinweis auf die Zeichnungsfiguren wird nachfolgend die
Funktionsweise des erfindungsgemäßen Walzwerkes beschrieben:
Die Drückwalzen 4a, die im Ausführungsbeispiel leicht schräg zur
Querebene der Luppe 1 angestellt sind, walzen von der Luppe 1 ein
Stück der Länge L (Fig. 2) ab, die einem Vorschubhub der Drückwalzen
4a, 4b entspricht. Während der Vorwärtsbewegung werden die Drückwalzen
4a durch Verschiebung ihrer Walzeneinbaustücke 11 auf den Keilflächen
der Keile 10 gesteuert zusammengefahren, indem die Keile 10 über die
Kolben-Zylinder-Einheit 15 in Richtung des Doppelpfeiles verschoben
werden. Dabei wird die achsparallele Verschiebebewegung der
Kolben-Zylinder-Einheit 15 über den Andrückring 14 auf den rotierenden
Flansch 13 übertragen, der über die mit ihm verbundenen Schubstangen 12
die Keile 10 bewegt. Durch das Zusammenfahren der Drückwalzen 4a wird
die Luppe 1 über die Länge L zum auslaufseitig dargestellten fertigen
Rohr 2 gestreckt.
The functioning of the rolling mill according to the invention is described below with reference to the drawing figures:
The pressing rollers 4 a, which are slightly inclined to the transverse plane of the billet 1 made in the exemplary embodiment, rolling of the billet 1 from a piece of the length L (FIG. 2) corresponding to b a feed stroke of the pressing rollers 4 a, 4. During the forward movement, the spinning rollers 4 a are moved together in a controlled manner by shifting their roller chocks 11 on the wedge surfaces of the wedges 10 , by moving the wedges 10 via the piston-cylinder unit 15 in the direction of the double arrow. The axially parallel displacement movement of the piston-cylinder unit 15 is transmitted via the pressure ring 14 to the rotating flange 13 , which moves the wedges 10 via the connecting rods 12 connected to it. By moving the spinning rollers 4 a, the plate 1 is stretched over the length L to the finished tube 2 shown on the outlet side.
Sobald die Drückwalzen 4a ihre Endposition 4b (Fig. 2) erreicht haben, werden sie durch Verfahren der Keile 10 auseinander und wieder zurück in die Ausgangsstellung gefahren, um ein weiteres Stück Luppe abzustrecken, Durch schrittweises Walzen ist es möglich, die Wanddicke der Luppe in eine beliebig dünne Rohrwand abzustrecken, wie es auch beim Kaltpilgern üblich ist. Die Treibrollensätze 8a und 8b führen und halten die Luppe ebenso, wie der Treibrollensatz 19 des fertig ausgewalzten Rohres, über die verlängerte Dornhaltestange kann eine Folgeluppe stirnseitig gegen die im Walzwerk befindliche Luppe 1 gefahren werden, wobei der Treibrollensatz 8a den Vorschub so lange übernimmt, bis die Folgeluppe in den Bereich des Treibrollensatzes 8b gelangt.As soon as the pressure rollers 4 a final position 4 b (Fig. 2) have reached, they are moved apart by moving the wedges 10 and back again to the initial position to another piece of billet abzustrecken, by gradually rolls it is possible, the wall thickness of To iron the blank in an arbitrarily thin tube wall, as is also common with cold pilgrims. The drive roller sets 8 a and 8 b carry and keep the billet as well as the driving roller set 19 of the finished rolled-out tube, over the extended mandrel holding rod, a Folgeluppe be frontally driven against located in the rolling mill billet 1, wherein the driving roller set 8 a the feed as long takes over until the following group reaches the area of the driving roller set 8 b.
In Fig. 2 ist ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung dargestellt, der durch das Anstellen der Walzen während des Walzvorganges ermöglicht wird. Dadurch kann nämlich bei entsprechend ausgebildetem Dornfortsatz 20 am zylindrischen Walzdorn 3 eine Ziehangeln an das Rohr 2 angeformt werden, die dem weiteren Verfahren dienlich ist. Auch können unterschiedliche Rohrdurchmesser hergestellt werden, wenn die Drückwalzen 4a während des intermittierenden Walzvorganges unterschiedlich angestellt werden.In FIG. 2, a further advantage of the inventive method and apparatus is shown, which is made possible by the pitching of the rolls during the rolling operation. As a result, with a correspondingly designed spinous extension 20 on the cylindrical rolling mandrel 3, a drawing bar can be formed on the tube 2 , which is useful for the further method. Different tube diameters can also be produced if the spinning rollers 4 a are turned on differently during the intermittent rolling process.
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