Extrnsionspresse Die Erfindung bezieht sich auf eine Extrusions- presse für die Herstellung von Metallrohren und ein Verfahren zum Betrieb der Extrusionspresse, bei welchem Metallrohre mit gleichmässigem innerem Durchmesser und mit an beiden Enden aussen ver dickten Wänden entstehen.
Wenn Rohrstücke zu einer. Rohrleitung zusammen gefügt werden, dann sind die schwächsten Punkte der Rohrleitung die Verbindungsstellen zwischen den Rohrstücken. Sind die Wände der Rohrstücke an den Verbindungsstellen so dick, dass eine genügende Festigkeit an den Verbindungsstellen erzielt wird, und haben die Rohrwände auf der ganzen Länge eine gleichmässige Dicke, dann bedeutet dies eine Ver schwendung von Material an den Mittelstücken der Rohre, an welchen eine geringere Festigkeit erforder lich ist.
Es sind bereits Extrusionspressen für die Herstel lung von Rohren veränderlicher Wandstärke vor geschlagen worden. Bei einigen von diesen ist ein Dorn vorgesehen, der sich auf einen schwächeren Mittelteil verjüngt. Solche Vorrichtungen eignen sich im allgemeinen nicht zur Herstellung von Rohren mit einem dünnen Mittelstück und verdickten Endstücken.
Die Extrusionspresse nach vorliegender Erfindung für die Herstellung von Metallrohren mit veränder lichem Durchmesser, mit einem zur Aufnahme eines Metallbarrens dienenden Behälter, einem Pressstempel zum Auspressen des Materials des Barrens durch eine am vorderen Ende des Behälters angeordnete Matrize und einem im Behälter angeordneten Press- dorn mit veränderlichem Durchmesser, der beim Aus pressen des Metallbarrens durch die Bohrung der Matrize hindurchgeschoben wird, ist dadurch gekenn zeichnet, dass der Pressdorn mit über seine Länge verteilten Ringnuten versehen ist, deren gegenseitiger Abstand grösser ist als die Ausdehnung der Nuten in axialer Richtung,
dass jede Nut in ihrem mittleren Teil konstanten Querschnitt hat, und dass sich an den mittleren Teil abgeschrägte Übergangsteile an- schliessen, welche den mittleren Teil mit Teilen grösseren Querschnitts des Pressdornes verbinden, wobei diese Teile grösseren Querschnitts praktisch gleiche Durchmesser aufweisen und die Nuten prak tisch gleiche Tiefe haben.
Es ist ein besonderer Vorteil, dass jede Ringnut einen mittleren Teil mit konstanter Querschnittsfläche hat, und dass der mittlere Teil durch abgeschrägte Übergangsteile mit den der Ringnut benachbarten Teilen des Dorns verbunden ist. Die von einer solchen Presse erzeugten Rohre haben an ihren Enden eine zur Herstellung fester Schweissverbindungen aus reichende Festigkeit. Der dünne Mittelteil ist fest genug, um den beim Gebrauch auftretenden Belastun gen gewachsen zu sein. Man erreicht also einen rationellen Materialeinsatz, indem die verschiedenen Teile der Rohre mit Dicken und Durchmessern aus gestattet werden, welche den Anforderungen beim endgültigen Einsatz der Rohre entsprechen.
Die mit der vorliegenden Extrusionspresse her gestellten Rohre können einen im wesentlichen kon stanten Innendurchmesser haben; in diesem Falle sind die Rohrenden aussen verdickt, so dass der Aussen durchmesser der Rohrenden grösser ist als der Aussen durchmesser des dünnen Mittelteils der Rohre. Durch Verwendung abgeändeter Ausführungsarten der Extru- sionspresse, die ebenfalls im Rahmen der Erfindung liegen, können auch Rohre hergestellt werden, deren eines Ende aussen und deren anderes Ende sowohl innen wie aussen oder auch nur innen verstärkt ist.
Mit Hilfe der Extrusionspresse nach der Erfindung können also Rohre hergestellt werden, die über ihre Länge verteilte verstärkte Abschnitte haben. Eine solche Extrusionspresse kann auch zur Herstellung von Rohren mit abwechselnd dickeren und dünneren Teilen, die durch sich verjüngende Teile miteinander verbunden sind, verwendet werden; hierbei werden scharfe Ecken, welche die Rohre schwächen, ver mieden. Die Verjüngungen der Rohre können gerade ausgeführt werden, wobei der Winkel der Schrägung längs des sich verjüngenden Teils konstant ist. Die sich verjüngenden Teile der Rohre können aber auch konvex oder konkav gekrümmt sein.
Das Mass der Verjüngung kann von hohen bis zu niedrigen Werten variieren; dadurch lassen sich Rohre gewinnen, die den verschiedenartigsten Anforderungen hinsichtlich Belastung und Festigkeit, welchen die Rohre bei ihrer endgültigen Verwendung unterworfen werden, ent sprechen. Im Rahmen der Erfindung können auch Rohre mit Verjüngungen gleicher Neigung hergestellt werden.
Die Erfindung wird im folgenden durch eine Ausführungsart der Extrusionspresse anhand der bei gefügten Zeichnung erläutert.
Fig. 1 zeigt die Extrusionspresse in teilweisem Schnitt, in einer Stellung im Anfangsstadium des Extrusionshubes dargestellt.
Fig. 2 zeigt die Extrusionspresse nach Fig. 1, ebenfalls teilweise geschnitten, in einem Zwischen stadium des Extrusionshubes.
Fig. 3 zeigt die Extrusionspresse nach Fig. 1, teil weise geschnitten, in einem späteren Stadium des Extrusionshubes.
Fig. 4 zeigt einen vertikalen Schnitt durch ein Metallrohr, das mittels der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Extrusionspresse hergestellt ist.
Fig. 5 zeigt, ebenfalls in teilweisem Schnitt, eine andere Form einer Extrusionspresse nach vorliegender Erfindung, welche zur Herstellung von Rohren mit vier verstärkten Rohrabschnitten dienen kann.
Fig. 6 zeigt einen vertikalen Schnitt durch ein mittels der Extrusionspresse nach Fig. 5 hergestelltes Metallrohr.
Fig. 7 zeigt eine andere Form einer Extrusions- presse in teilweisem Schnitt, die zur Herstellung von Rohren mit dünnem Mittelteil, mit einem sowohl innen wie aussen verdickten Ende und dem anderen aussen verdickten Ende dient.
Fig. 8 zeigt eine andere Form eines Pressdorns. Fig. 9 zeigt noch eine Form eines Pressdorns.
In der Ausführungsform der Presse gemäss den Figuren 1 bis 4 -gehört zur Presse ein Behälter 10 mit einer sich über die ganze Länge des Behälters erstreckenden zylindrischen Bohrung. Ein vorge wärmter Barren 12 aus extrudierbarem Material, wie Aluminium, befindet sich in dem Behälter 10. Am vorderen Ende der zylindrischen Bohrung des Be hälters 10 ist die Matrize 14 angeordnet. Die Matrize hat eine kreisförmige Bohrung, durch welche das extrudierte Metall hindurchgeht. Die Bohrung der Matrize kann auch anders geformt sein, z. B. qua- dratisch, sechseckig, achteckig, dreieckig oder ellip tisch.
Um den Block 12 durch die Bohrung der Matrize 14 zu pressen, ist im hinteren Teil der zylindrischen Bohrung des Behälters 10 ein Pressstempel 16 ange ordnet; dieser Stempel wird durch an sich bekannte Mittel, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, in Richtung von links nach rechts bewegt, wie dies in Fig. 1 angegeben ist.
Der durchgehend mit 18 bezeichnete Pressdorn ist fest an dem Stempel 16 und zentrisch zur Achse der Bohrung der Matrize 14 montiert. Der Dorn 18 bewirkt, dass das extrudierte Metall hohl geformt wird, und bestimmt zusammen mit der Matrize 14 die Wandstärke und den Durchmesser des extrudierten Metallrohrs. Der Dorn 18 hat eine Basis 20, die am Stempel 16 befestigt ist, einen dicken Teil 22, einen konischen Teil 24, einen dünnen Teil 26, einen koni schen Teil 28, einen mittleren dicken Teil 30, einen konischen Teil 32, einen dünnen Teil 34, einen koni schen Teil 36 und ein dickes Endstück 38.
Der dargestellte Dorn hat kreisförmigen Quer schnitt, jedoch können, wie oben angegeben, auch andere Formen verwendet werden. Gemäss der Dar stellung ist der Dorn mit dem Stempel 16 zu einem Stück vereinigt, so dass beide sich mit derselben Geschwindigkeit durch die zylindrische Bohrung des Behälters 10 bewegen. Die Presse kann jedoch auch so ausgebildet werden, dass sich der Dorn gegenüber dem Stempel bewegt. Bei einer solchen Konstruktion können der Stempel und der Dorn beim Extrusionshub mit verschiedener Geschwindigkeit bewegt werden.
Es ist auch möglich, den Stempel und den Dorn während einer Periode des Hubes mit verschiedener Geschwindigkeit und während einer anderen Periode des Hubes mit derselben Geschwindigkeit zu bewegen.
Der Dorn 18 kann eine leichte Verjüngung auf seiner ganzen Länge vom dicken Teil 22 bis zum dicken Endstück 38 aufweisen. Dadurch entsteht eine leichte Verjüngung auf der Innenseite des fertigen Rohrs, wodurch eine Anpassung an die Abkühlung und die Schrumpfung des Rohrs beim Austreten aus der Bohrung der Matrize 14 erfolgt. Erfordert jedoch der Verwendungszweck des Rohrs einen gleich- mässigen Innendurchmesser mit engen Toleranzen, dann wird keine solche Verjüngung angewendet.
Um ein extrudiertes Metallrohr herzustellen, dessen verjüngte Teile gleiche Neigung haben, werden die konischen Teile 28 und 36 steiler ausgebildet als die konischen Teile 24 und 32.
Wenn ein extrudiertes Metallrohr mit konisch ver jüngten Teilen hergestellt werden soll, dann müssen die verjüngten Teile 24, 28, 32 und 36 leicht konkav gekrümmt sein.
Weiterhin kann dadurch, dass die verjüngten Teile mit konvexer oder mit konkaver Krümmung aus gebildet werden, das Mass der Verjüngung an den Teilen des Rohrs geändert werden; dadurch wird die Herstellung von Rohren ermöglicht, die an den be treffenden Stellen eine für die Anforderungen des endgültigen Gebrauchs ausreichende Festigkeit haben, obwohl aus wirtschaftlichen Gründen ein Minimum an Material verwendet wird.
Beim Arbeiten der Presse befindet sich zu Beginn des Extrusionshubes das dicke Endstück 38 des Press- dorns in der Bohrung der Matrize 14. Wie in Fig. 4 dargestellt, entsteht dann ein dünner Abschnitt 42 des Rohrs 40; die Dicke dieses Abschnittes wird durch den Abstand des Umfanges des dicken End stücks 38 von der Matrize 14 bestimmt. Der Innen durchmesser des Rohrabschnitts 42 ist durch den Durchmesser des dicken Endstückes 38 bestimmt.
Beim Vorschieben des Stempels 16 und des Dorns 18 gelangt der verjüngte Teil 36 in die Bohrung der Matrize 14, wodurch am Rohr 40 ein verjüngter Abschnitt 44 entsteht. Da die Vorschubgeschwindig- keit des ausgestossenen Metallrohrs grösser ist als die Vorschubgeschwindigkeit des Dorns 18, wird der verjüngte Abschnitt 44 über dem dicken Endstück 38 des Dorns aufgeweitet, so dass der Innendurchmesser des Abschnitts 44 durch den Durchmesser des Stücks 38 bestimmt wird.
Der dünne Teil 34 des Dorns liefert einen dickeren Rohrabschnitt 46, wie in Fig. 1 dargestellt; die Wand stärke dieses Abschnitts wird im wesentlichen durch den Abstand des Umfangs des Teils 34 von der Matrize 14 bestimmt. Die Wandstärke des Rohrab schnittes 46 nimmt jedoch ab, wenn er über dem verjüngten Teil 36 aufgeweitet wird. Darauf wird durch die Wirkung der Teile 32, 30, 28, 26, 24 und 22 des Dorns aufeinanderfolgend ein verjüngter Rohr abschnitt 48, ein langer dünner Abschnitt 50, ein verjüngter Abschnitt 52, ein dickerer Abschnitt 54, ein verjüngter Abschnitt 56 und ein dünner Abschnitt 58 erzeugt; das entstehende Rohr hat einen im wesent lichen konstanten Innendurchmesser.
Das fertige Rohr 40 kann als solches für die Herstellung von Rohrleitungen verwendet werden. An den verdickten Teilen können Haltervorrichtungen und andere Vorrichtungen an das Rohr angeschweisst werden.
In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform dar gestellt, wobei gleiche Teile der Extrusionspresse mit denselben Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet sind. Der mit der Bezugsziffer 60 bezeichnete Dorn hat eine abgeänderte Form. Er hat fünf dicke Teile 62, 64, 66, 68 und 70, die praktisch gleichen Durchmesser haben, vier dünne Teile 72, 74, 76 und 78 und ver jüngte Übergangsteile dazwischen.
Durch Vorschieben des Stempels 16 und des Dorns 60 von links nach rechts gemäss Fig. 5 wird der Block 12 durch die Bohrung der Matrize 14 ausgestossen, wodurch ein extrudiertes Rohr entsteht, das in Fig. 6 mit der Bezugsziffer 80 bezeichnet ist. Das Rohr hat vier verstärkte Abschnitte 82, 84, 86 und 88 und fünf dünne Abschnitte 90, 92, 94, 96 und 98; sein Innen durchmesser ist praktisch konstant.
Die Anzahl der verstärkten Abschnitte am extru- dierten Rohr kann durch Erhöhung der Anzahl der dicken und der dünnen Teile am Dorn erhöht werden. Die verstärkten Teile können für den Fall erzeugt werden, dass hohe Belastungen am Rohr auftreten oder Schweissverbindungen hergestellt werden sollen.
In Fig. 7 ist noch eine Ausführungsform dargestellt, wobei gleiche Teile mit denselben Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet sind. Der Dorn hat eine abgeänderte Form; er ist hier mit der Bezugsziffer 100 bezeichnet. Der Dorn hat eine Basis 102, einen dicken Teil 104, einen verjüngten Teil 106, einen dünnen Teil 108, einen verjüngten Teil 110, einen mittleren dicken Teil 112, einen verjüngten Teil 114, einen dünnen Teil<B>116,</B> einen verjüngten Teil<B>118</B> und ein dickes Endstück 120. Der Durchmesser des dicken End stückes 120 liegt etwa in der Mitte zwischen dem Durchmesser des dünnen Teils 116 und des mittleren dicken Teils 112.
Der Durchmesser des mittleren dicken Teils 112 liegt etwa in der Mitte zwischen dem Durchmesser des dünnen Teils<B>116</B> und dem Durchmesser der Bohrung der Matrize 14.
Beim Arbeiten der in Fig. 7 dargestellten Extru- sionspresse steht zu Beginn des Extrusionshubes das Endstück 120 des Dornes in der Bohrung der Matrize 14. In diesem Zeitabschnitt wird ein dünner Rohr abschnitt 122 erzeugt, dessen Innendurchmesser durch den Durchmesser des dicken Endstücks 120 des Dorns bestimmt ist.
Der Innendurchmesser des verjüngten Rohrab schnitts 124 ist ebenfalls durch den Durchmesser des dicken Endstücks 120 des Dorns bestimmt, desgleichen der des verstärkten Abschnitts<B>126.</B>
Der verjüngte Teil 114 des Dorns liefert einen verjüngten Rohrabschnitt 128; der mittlere dicke Teil 112 erzeugt einen dünnen Rohrabschnitt 130, siehe Fig. 7, dessen Innendurchmesser durch den Durch messer des mittleren dicken Teils 112 bestimmt ist. Da dieser grösser ist als der Innendurchmesser des verstärkten Rohrabschnitts 126, stellt der verstärkte Rohrabschnitt 126 ein Rohrende mit innerer und äusserer Verstärkung dar.
Ensprechend dem verjüngten Teil 110 und dem dünnen Teil 108 werden verjüngte bzw. verstärkte Rohrabschnitte erzeugt, deren Innendurchmesser gleich dem Durchmesser des mittleren dicken Teils 112 des Dorns ist. Dieser verstärkte Rohrabschnitt bildet ein Rohrende mit äusserer Verstärkung. Der verjüngte Teil 106 und der dicke Teil 104 des Dorns liefern einen verjüngten bzw. einen dünnen Rohrabschnitt, entsprechend den in Fig. 1 dargestellten Abschnitten.
Um ein extrudiertes Metallrohr zu erhalten, dessen verjüngte Teile gleiche Abschrägungen haben, wird ein Pressdorn 150 gemäss Fig. 8 verwendet. Der Pressdorn 150 ist am Stempel 152 befestigt; im grossen und ganzen ist er gleich dem Dorn 18, jedoch mit der Abweichung, dass die verjüngten Teile 154 und 156 eine grössere Steilheit aufweisen als die verjüngten Teile<B>158</B> und 160. In Fig. 8 ist eine stark unter schiedliche Steilheit dargestellt, um das Prinzip zu erläutern. Es ist jedoch zu beachten, dass verschiedene Neigungen angewendet werden können, und zwar je nach den andern Variablen, die bei den betreffenden Pressvorgängen auftreten.
Sollen extrudierte Metallrohre mit geradlinig ver jüngten Abschnitten hergestellt werden, dann muss ein Dorn 170, wie er in Fig. 9 dargestellt ist, ver wendet werden, wobei die verjüngten Teile 172, 174, 176 und<B>178</B> leicht konkav gekrümmt sind.