DE2155194C3

DE2155194C3 - Vorrichtung zum hydraulischen Aufweiten eines metallischen Hohlkörpers

Info

Publication number: DE2155194C3
Application number: DE19712155194
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl.-Ing. Dr. 4300 Essen Hartwig; Beantragt Teilnichtnennung
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1971-11-06
Filing date: 1971-11-06
Publication date: 1978-11-09
Also published as: DE2155194B2; DE2155194A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum hydraulischen Aufweiten eines metallischen, an beiden Seiten offenen, zylindrischen Hohlkörpers mittels eines auf einem inneren, zylindrischen Kern und axial anliegenden Wangen abgestützten, dehnbaren und mit einer Zuführung für ein flüssiges Druckmittel versehenen Balges.

Eine derartige Vorrichtung ist bereits aus der US-PS 32 80 608 bekannt. Diese Vorrichtung dient zur Beseitigung von Exzentrizitäten an metallischen, verhältnismäßig dünnwandigen, längsnahtgeschweißten, zylindrischen Hohlkörpern durch geringfügiges hydraulisches Aufweiten der Hohlkörper. Die bekannte Vorrichtung begrenzt die Aufweitung der Hohlkörper durch einen äußeren Formring und ist zur Aufweitung von dickwandigen Hohlkörpern aus Stählen hoher Festigkeit, insbesondere von geschmiedeten Kappenring-Rohlingen, ungeeignet, da mit der bekannten Vorrichtung nur ein geringer Aufweitungsgrad erreicht werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der zylindrische Hohlkörper aus Stählen hoher Festigkeit, insbesondere geschmiedete Kappenring-Rohlinge, auf einfache Weise hydraulisch aufgeweitet werden können, wobei größere Aufweitungsgrade erzielt werden sollen.

Die zur Sicherung von Induktorwellen dienenden Kappenringe sind, da sie die durch die hohen Umdrehungszahlen großer Massen bedingten Fliehkräfte aufnehmen müssen, die mechanisch am höchsten beanspruchten Teile von elektrischen Generatoren. Bedingt durch das Betriebsverhalten der Generatoren i->5 ist die auf den Kappenring einwirkende Beanspruchung vorwiegend statisch. Man verwendet daher zu ihrer Herstellung Stahl mit hoher Streckgrenze. Der Werkstoff, aus dem der geschmiedete Kappenring besteht, darf aber nicht magnetisierbar sein, damit der Feldlinienverlauf durch den Kappenring nicht beeinflußt wird. Wirtschaftlich werden diese Forderungen nur von austenitischen Stählen erfüllt. Jedoch scheiden die gebräuchlichen 18-8-CrNi-Stähle aus, weil sie bei der zur Erreichung der hohen Streckgrenze notwendigen Kaltumformung magnetisierbar werden und dadurch den Wirkungsgrad des Generators negativ beeinflussen. Die überwiegend verwendeten hochlegierten Manganstähle haben zwar den Vorteil der Nichlmagnetisierbarkeit, lassen sich aber nur sehr schwer bearbeiten. Die heutigen Anforderungen an die Mindeststreckgrenze des Werkstoffs für Kappenringe sind bei gleichzeitig guten elastischen Eigenschaften nur noch dann zu erreichen, wenn bei der Herstellung der Kappenringe ein Teil der Umformarbeit bei niedrigen Temperaturen durchgeführt wird. Für eine nach der Warmformgebung (Schmieden) stattfindenden Kaltumformung des Kappenring-Rohlings bietet sich neben dem Dornschmiedeverfahren, dem Aufweiten mit Sonderwerkzeugen und dem explosiven Aufweiten auch das hydraulische Aufweiten an.

Das hydraulische Aufweiten erfolgt in der Weise, daß in das Innere des zylindrischen Hohlkörpers, insbesondere des geschmiedeten Kappenring-Rohlings, ein dehnbarer Balg eingebracht wird, der mit Mitteln zum Zuführen des hydraulischen Druckmittels versehen ist und der derart durch das Druckmittel beaufschlagt wird, daß an der Innenwand des Hohlkörpers die zum Aufweiten erforderliche radiale Kraft entsteht. Das Aufweiten kann auch in mehreren Einzelschritten vorgenommen werden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zur Aufweitung von zylindrischen Hohlkörpern aus Stählen hoher Festigkeit, insbesondere von zur Sicherung der Wickelköpfe von Induktorwellen verwendbaren Kappenringen, eine den Balg axial abstützenden Wange mit dem zylindrischen Kern einstückig ausgeführt und die andere Wange als gegenüber der erstgenannten Wange verspannbare und lösbare Druckplatte ausgebildet ist. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Balg an beiden Seiten seiner Oberkante und an seiner unteren Außenkante mit ringförmigen Bewehrungen versehen ist und daß zur stufenweisen Aufweitung der Hohlkörper zylindrische Beilagenringe zwischen Kern und Balg einlegbar sind, deren Wanddicke der Aufweitung entspricht, die mit einem Aufweiteschritt erreicht wird.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können zylindrische Hohlkörper aus Stählen hoher Festigkeit auf einfache Weise aufgeweitet werden, denn es lassen sich Aufweitegrade von bis zu 50% erreichen, was insbesondere bei der Herstellung von Kappenringen vorteilhaft ist. Mit der Vorrichtung können Hohlkörper von unterschiedlichem Durchmesser so aufgeweitet werden, daß Hohlkörper mit unterschiedlichen Endabmessungen entstehen.

Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes eine Vorrichtung zum hydraulischen Aufweiten eines Kappenringes, und zwar zeigt

F^:ig. I das Aufweiten eines Kappenringes mit Hilfe eines dehnbaren Ringbalges in der Ausgangsstellung und

F i g. 2 in der Endstellung.

Die zum hydraulischen Aufweiten des Kappenringes I dienende Vorrichtung besteht aus einem als Wange

ausgebildeten Unterteil 2 mit einem zylindrischen Kern 3, um den der Ring 1 in seiner Ausgangsform gelegt wird. Dabei besitzen der Ring 1 und der zylindrische Kern 3 unterschiedliche Durchmesser d% und <£. In den Zwischenraum zwischen dem Ring 1 und dem zylindrischen Kern 3 wird ein dehnbarer Balg 4 eingebracht, der über einen Kanal 5 an ein nicht dargestelltes Hydrauliksystem angeschlossen wird. Als Überteil der Vorrichtung dient eine als Druckplatte ausgebildete Wange 6, die nach dem Einbringen des Balges 4 in den Zwischenraum auf den Balg 4 aufgelegt und mittels einer nicht dargestellten Spannvorrichtung mit dem zylindrischen Kern 3 fest verspannt wird.

Der Balg 4 ist an seiner Oberkante und an seiner unteren Außenkante mit ringförmigen Bewehrungen 7, 8, 9 versehen, durch die verhindert wird, daß beim Aufweiten des Ringes 1 durch den im Balg 4 entstehenden hohen Druck, der in der Größenordnung von 1000 bis 2000 kp/cm² liegen kann, der Bah* 4 in den Spalt zwischen Ring 1 und Unterteil 2 bzw. Platte 6 gepreßt und zerstört wird. Diese Bewehrungen 7, 8, 9 sollen aus einem Werkstoff bestehen, dessen Umformwiderstand erheblich geringer ist als der Umformwiderstand des aufzuweitenden Ringes 1 selbst. Vorzugsweise können die Bewehrungen aus Leichtmetall, wie Aluminium u. dgl, bestehen.

Um eine stärkere Durchbiegung der Druckplatte 6 zu vermeiden, soll der Durchmesserunterschied zwischen Kappenring 1 und dem zylindrischen Kern 3 nicht größer als etwa 20 mm sein. Wenn sich dieser Unterschied auf 40 bis 50 mm vergrößert hat, wird der Aufweitvorgang zweckmäßig unterbrochen, wozu die Hydraulikanlage vollständig entlastet wird. Danach wird die Druckplatte 6 vom zylindrischen Kern 3 gelöst und der Ringbalg 4 herausgenommen, und es werden um den zylindrischen Kern 3 Ringe 10, 11, 12 gelegt, und zwar in einer solchen Anzahl und mit einer solchen Dicke, daß zwischen dem aufzuweitenden Kappenring 1 und dem äußersten Ring 12 wiederum ein Ringspalt von etwa !0 bis 20 mm entsteht. Nach Einbringen des dehnbaren Balges 4 in den Ringraum zwischen Ring 12 und Kappenring 1 und erneutem Anschluß an die Hydraulikanlage kann danach das Aufweiten fortgesetzt werden. Die Anzahl der Schritte, die erforderlich sind, um den Kappenring 1 auf die gewünschten Abmessungen zu bringen, hängt demnach von diesen Abmessungen ab.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Vorrichtung zum hydraulischen Aufweiten eines metallischen, an beiden Seiten offenen, zylindrischen Hohlkörpers mittels eines auf .einem inneren, zylindrischen Kern und axial anliegenden Wangen abgestützten, dehnbaren und mit einer Zuführung für ein flüssiges Druckmittel versehenen Balges, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufwei- ίο tung von zylindrischen Hohlkörpern aus Stählen hoher Festigkeit, insbesondere von zur Sicherung der Wickelköpfe von Induktorwellen verwendbaren Kappenringen, eine den Balg (4) axial abstützende Wange (2) mit dem zylindrischen Kern (3) einstückig ι s ausgeführt und die andere Wange als gegenüber der Wange (2) verspannbare und lösbare Druckplatte (6) ausgebildet ist'.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (4) an beiden Seiten seiner Oberkante und an seiner unteren Außenkante mit ringförmigen Bewehrungen (7,8,9) versehen ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur stufenweisen Aufweitung der Hohlkörper (1) zylindrische Beilagerringe (10, 11, 12) zwischen Kern (3) und Balg (4) einlegbar sind, deren Wanddicke der Aufweitung entspricht, die mit einem Aufweiteschritt erreicht wird.