Verfahren zur Herstellung von rohrförmigen Gegenständen aus metallischen Werkstoffen. Die Erfindung betrifft .ein Verfahren zur Herstellung von rohrförmigen Gegen ständen aus metallischen Werkstoffen, wie zum Beispiel aus Eisen, Stahl oder Metall- legierungen oder Metallen verschiedenster Art.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeich net, dass ein gelochter Rohling einem hohen Innendruck unterworfen und unter Aufrecht erhaltung dieses Druckes verformt wird. Die Verformung erfolgt beispielsweise durch Auswalzen. Der auf den Rohling wirkende Innendruck wird vorzugsweise durch einen Kern ausgeübt., welcher sich bei Erhitzun- auf die Verformungstemperatur allein oder ,jedenfalls stärker als der Rohling ausdehnt.
Man kann für den Kern Materialien i\;ählen. die an sieh für diesen Zweck be kannt sind, das heisst Legierungen, welch;; ein Herausziehen des Kernes nach erfolgter Verformung erleichtern, also eine hohe Fe stigkeit neben hoher Zähigkeit aufweisen. Beispielsweise eignet sich für den Kern ein Stahl mit hohem Mangan- und Nickelgehalt, die bekannten au;stenitischen Manganstähle. Chrom-Nickelstähle etc.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann beispielsweise so durchgeführt werden, dass ein gelochter Rohling zunächst auf höhere Temperatur t1 erhitzt wird und gegebenen falls nach Entfernung von Zunder, ein auf erheblich tieferer Temperatur t, befindlicher Kern eingesetzt wird, dessen Durchmesser bei dieser tieferen Temperatur t@ dem Innen durchmesser des auf tl erhitzten und ent sprechend ausgedehnten Rohlings annähernd oder vollständig entspricht.
Man erhitzt so dann auf Walztemperatur und walzt in be kannter Weise aus. Der Kern oder der Rohling oder beide können vor dem Einführen des Kernes in den Rohling mit einer das Anschweissen des Kernes an den Rohling verhindernden Schicht, wie beispielsweise mit-einer Schicht aus Graphit versehen werden.. Bei dem vorgeschilderten Verfahren er wärmt sich der auf der Temperatur t2 be findliche gern nach dem Einführen in den Rohling sehr rasch, und zwar um so mehr, je besser passend er anliegt, wobei er sich seiner Temperaturerhöhung entsprechend ausdehnt.
Die die Bohrung umgebenden Randschichten des Rohlings kühlen entspre chend der Wärmeabgabe an den gern, soweit diese Wärmeabgabe nicht durch Wärme zuleitung von den äussern Randschichten des Rohlings ersetzt wird, etwas aus, und es geht eine unelastische Formänderung des Roh lings vor sich. Die vorerwähnte Formände- rung erfolgt unter hohem Druck des sich ausdehnenden. Kernes. Dieser Druck ist jedenfalls im Verhältnis zu den bei sonstigen mechanischen Verformungen wirksamen Kräften von sehr gleichmässiger Wirkung.
Wie immer diese Vorgänge, deren wissen schaftliche Aufklärung uns noch nicht völ lig gelungen ist, und durch welche unsere Erfindung nicht eingeschränkt -werden soll, verlaufen mögen, so ist das Resultat dieses Verfahrens ein Gefüge von besonderen Güte eigenschaften, welche sich im Fertigprodukt äusserst vorteilhaft auswirken.
Die oben erwähnten Temperaturen t, und t2 und ihnen entsprechend die stärkere Ausdehnung des bei der späteren Erhitzung über ein grösseres Temperaturintervall er hitzten Kernes und der durch diese Ausdeh nung auf den Rohling hervorgerufene Innen druck können in weiten Grenzen so gewählt v,erden, dass jedenfalls eine Verbesserung in der Struktur des Gefüges bewirkt wird. Diese Strukturverbesserung ist im Dünn schliff des Fertigproduktes ersichtlich.
Der Rohling kann auf eine Temperatur t, erhitzt werden, welche .oberhalb etwa 300 C, vorzugsweise aber in der Nähe der Walztemperatur liegt. Der Rohling wird demnach vorzugsweise auf eine Temperatur t,_ zwischen 900 und 1100 C, aber je nach Zusammensetzung auch tiefer als 900 oder höher als 1100 C erhitzt, derart, dass eine möglichst grosse Ausdehnung des Rohlings erzielt wird, wobei man darauf zu achten hat, dass die bekannten ungünstigen Struk turveränderungen zufolge zu hoher Erhit zung eben noch nicht eintreten.
Eine Tem peratur von 1200' wird bei den meisten Materialien nicht mehr in Betracht kommen und noch weniger Temperaturen, bei wel chen ein Verbrennen eintritt.
Der Kern weist vorzugsweise bei seinem Einsetzen in den Rohling Raumtemperatur auf .oder kann gegebenenfalls zur Schonung des Kernmaterials, je nach Zusammenset zung desselben, schwach erwärmt sein.
Es ist selbstverständlich, dass es zumeist vorteilhaft wird, die Temperaturdifferenz t,-t- und dementsprechend die Höhe des Innendruckes gross zu wählen, .das heisst t, entsprechend ungefähr der Verformungstem- peratur und den Kern kalt einzusetzen. Teil effekte, welche immer noch wertvoll gegen über dem bisherigen Stande der Technik er scheinen, können aber schon bei wesentlich geringeren Temperaturdifferenzen erhalten werden. Die Temperatur des Rohlings wird zweckmässig so hoch liegen, dass eine Ge fügebeeinflussung durch die Kerneinfüh rung eintritt, der Widerstand des Materials gegen diese Gefügeänderung geringer ist als der Druck des sich ausdehnenden Kernes.
Man kann bei einer besonderen Ausfüh rungsform des Verfahrens die Temperatur t#_, mit welcher .der gern in den Rohling ein geführt wird, auch unterhalb der Raum temperatur wählen, in welchem Falle zweck mässig für den Kern gegen Temperatur schwankungen weniger empfindliche Eisen- le;.gierungen verwendet werden.
Bei einer vorzugsweisen Ausführungs form des Verfahrens wird in den erhitzten Rohling ein kälterer Kern eingeführt, dessen Aussendurchmesser dem Innendurchmesser des ausgedehnten Rohlings möglichst genau entspricht. Die Erfindung ist aber nicht auf dieses Merkmal eingeschränkt. Man kann vielmehr gegebenenfalls auch einen etwas schwächeren Durchmesser des Kernes wäh len, um ihn leichter einführen zu können, sofern bei der späteren Ausdehnung des Kernes noch ein wesentlicher Druck auf die In e iiw kiiicl des Rohlings erzielt -wird, was sich beispielsweise im Gefügebild des Roh lings und insbesondere des Fertigproduktes ersehen lässt.
Man kann aber auch Dorne mit grösserem Durchmesser einführen, wobei die Einfüh rung unter entsprechender Druckanwendung und Zuhilfenahme mechanischem Einrich tungen. sowie gegebenenfalls keilförmiger Gestaltung des Kernes an der Spitze erfolgt.
Man kann bei andern Ausführungsfor- men den Fern auch in einen nicht vorgebohr- ien und entsprechend erhitzten Rohling un ter Anwendung :ehr hohen Druckes einpres- en. Man kann auf diese Weise den Roh ling auch nur vorlochen und sodann einen kalten Kern, wie früher. einsetzen, ge- zebenenfalls nach vorheriger Temperatur erhöhung des Rohlings.
Die erfindungsgemässe Behandlung des ss.ohlinP,s vor dem. Walzen kann noch durch Wiederholung der geschilderten Verfahrens- Schritte. verbessert werden, und es können gegebenenfalls thermische Zwischenbehand- lun#en durchgefiibrt werden.
Man kann den Kern aus einer Legieriin" wählen, deren Ausdehnungskoeffizient in einem Teil oder in dem ganzen in Betracht kommenden Temperaturintervall grösser ist 11s der Ausdehnungskoeffizient der Eisen-. Stahl- oder Metallegierung, aus -welcher der Rohlinc besteht. Hierdurch wird eine wei tere Viürmehrizng des Innendruckes erzielt, doch ist die Erfindung auf diese zusätzliche Massnahme nicht eingeschränkt.
Man kann in die Bohrung des erhitzten Rohlings vor dem Einführen des Fernes ein mit dem Rohling sich verschweissendes, bei spielsweise rostfreies Futterrohr einsetzen. Es ist in diesem Falle zumeist vorteilhaft, das Futterrohr mit Raumtemperatur oder nur sehwach angewärmt einzusetzen, wobei es bei dieser Temperatur einen dem erhitz ten Rohling angepa,ssten Durchmesser auf weist.
Es können auch korrosionsfeste Überzüge vorgesehen werden. Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich zur Herstellung der verschiedensten röhrenförmigen Hohlkörper, Hohlbohrer etc., Rohre, Rohrläufe für Schusswaffen und der= gleichen mehr. Seine Anwendung ist um so vielseitiger, als die verschiedenartigsten Le- -ierungen verwendet werden können.
Die nach diesem Verfahren erhaltenen Gegenstände weisen ein bisher nicht erziel tes homogenes Gefüge und vorzügliche Güte eigenschaften auf. Dabei kann unter Um ständen ein solcher Gegenstand im Ge brauche wiederholt wärmebehandelt werden.. wie dies zur Herstellung von neuen Schnei den etc. erforderlich wird, ohne dass die vor teilhaften Strukturen verloren geben.
Durch das stets vollständige Anliegen des Kernes in der Bohrung bei den vorzugs- :;=eisen Ausführungsformen der Erfindung ist es möglich, jegliche V erzunderung prak tisch auszuschliessen, ein Ovalwalzen ist un möglich. und daher auch jede mit Material rissen verbundene Faltenbildung vermeidbar. Es werden auch Materialersparnisse erzielt.
Ein nach diesem Verfahren hergestell ter Hohlbohrstahl zeit ein vergleichsweise höheres Härteintervall.
<I>Ausführungsbeispiel:</I> Der Rohling besteht aus einem Material, wie solches für Gesteinsbohrer geeignet ist. unter anderem beispielsweise aus einem Stahl mit 0.7 bis<B>0.8%</B> C, 0,25 bis 0,35 Mn, 0,15 bis 0,25 % Si, P und S zusammen nicht über<B>0,05%.</B> Der Stahl in Form eines Knüppels, mit gebrochenen ganten, Länge von etwa 0,6 bis 0,8 in,Durchmesser 100 mm, wird mit einem Loch von etwa 30 mm ver sehen und werden beide Enden zur Verhü tung von Innenverzunderung mit Lehmstop fen verschmiert.
Der Knüppel wird sodann m einem Ofen langsam entsprechend den bekannten Erfahrungen auf eine Tempera i.ur von etwa 800 bis 900 C erhitzt, an den Rand des Ofens gebracht und ein kalter Dorn, welcher etwa um 0,2 mm stärker ist als die Bohrung des kalten Rohlings war, also ungefähr 30,2 mm aufweist, und wel- eher gegen Anschweissen vorher durch An streichen mit Graphit geschützt wurde, in die Bohrung eingeführt. Der Rohling wird dann mit dem Kern in den Ofen geschoben und neuerlich auf etwa 900 C erhitzt, -so dann wird in bekannter Weise ausgewalzt.
Bei einem Ausführungsbeispiel, bei wel chem der Innendruck noch weiter erhöht werden soll, kann derart verfahren werden, dass ein Rohling wie oben erhitzt wird und ein Kern mit 31 mm Durchmesser durch Fallhammer oder Presse in den Rohling ein geführt wird, wonach man weiter wie oben vorgeht.
Dem bisherigen Stande der Technik gegenüber sollen auch solche Ausführungs formen der Erfindung als mitgeschützt er achtet werden, bei welchen der Durchmes ser des Dornes annähernd gleich und ge gebenenfalls etwas kleiner als der der Boh rung ist, sofern der Dorndurchmesser zu gross ist, um ein leichtes Einführen des Dor nes in .den kalten Rohling zu gestatten, und der Dorn unter Ausnützung von erheblichen Temperaturdifferenzen in den verhältnis mässig ausgedehnten Rohling eingesetzt wird.
Denn es wird in solchen Fällen bereits die Möglichkeit der Verwendung stärkerer Dorne, als solche nach dem jeweils vorhan denen Genauigkeitsgrad der Bearbeitung in den kalten Rohling eingeführt werden- könn ten, erzielt und damit ein innigeres Anlie gen des Dornes, wa!s an sich als wertvoller Fortschritt gemäss vorliegender Erfindung angesehen werden müss.
Bei Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens können auch Rohrseelen ein gebracht werden, welche korrosionsfest sind oder andere besondere Eigenschaften für Spezialzwecke aufweisen sollen. Hierzu wird beispielsweise ein Futterrohr entspre chender Zusammensetzung erhitzt und der kalte Dorn von vorzugsweise etwas grösse rem Durchmesser in das heisse Futterrohr eingezogen, wie oben beschrieben. Der Dorn kann einen Graphitanstrich oder dergleichen aufweisen, um ein eventuelles Anschweissen des Futterrohres an den Dorn zu verhindern.
Dorn und Futterrohr werden dann ausküh len gelassen und im kalten Zustand in den erhitzten Rohling eingeführt, wobei der Durchmesser des kalten Dornes samt auf gezogenem Futterrohr zweckmässig grösser ist als der Durchmesser der Bohrung des kalten Rohlings, ähnlich wie dies oben für ere Ausführun-siermen beschrieben <B>i</B> -tnd #D wurde. Statt dass ein Futterrohr auf den Dorn aufgezogen wird, kann gegebenenfalls der Dorn einen Überzug aus einer Legierung oder Metall, welche für den Spezialzweck, ,dem das Futterrohr dienen soll, geeignet ist.
durch Aufspritzen erhalten oder, wenn dies wirtschaftlich ist, durch Tauchen des Dorne in ein Bad aus der geschmolzenen Legierung und dergleichen mehr und sollen auch solche Ausführungsformen. wenn diese auch sel tener in Betracht kommen, als geschützt erachtet werden.
Die Erfindung ist betreffs der Art des Auswalzens des Werkstückes nicht einge schränkt zu verstehen. Die Formverände rung des Knüppels kann in an sich bekann ter Weise fortschreitend unter ZuhilfenahmE einer grösseren Anzahl von Kalibern er folgen.