DE3739730C1 - Method for drawing seamless metal tubes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine moderne Fertigung für nahtlose Kupferrohre sieht in der Regel so aus, daß man aus einem Vollblock z. B. durch Warmwalzen oder Pressen ein Rohr herstellt, dieses Rohr in einem Kaltpilgerwalzwerk sowohl in der Wanddicke als auch im Außendurchmesser reduziert und abschließend das Pilgerrohr in mehreren Zügen mittels Matrizen und unter Verwendung fliegender Dorne auf das Endmaß herunterzieht. Das gepilgerte Rohr wird im Fortgang der Fertigung für den ersten Zug vorbereitet, in dem ein Dorn sowie Ziehöl in das Rohr eingeführt, und das Rohrende dann angespitzt wird, damit es durch die Ziehmatrize hindurchgeführt werden kann. Die Vorbereitung für den nächsten Zug läuft ähnlich ab, wobei zusätzlich noch die Spitze des vorherigen Zuges abgetrennt wird. Neben dem großen Abfall sind diese Arbeiten sehr zeitaufwendig.

Es sind viele Versuche gemacht worden, diese sogenannten Handzeiten zu verkürzen. So hat man beispielsweise vorgeschlagen, die Spitze des Rohres so auszubilden, daß sie für mehrere Ziehstufen verwendbar ist.

Ein anderer Vorschlag ging dahin, daß man die zu ziehende Rohrlänge vorbereitete, während die vorherige Rohrlänge noch gezogen wurde. Alle Vorschläge scheiterten an einem zu hohen maschinellen Aufwand.

Es ist auch bekanntgeworden, dickwandige Rohre z. B. das Walz- oder Preßrohr endseitig miteinander zu verschweißen, indem ein Rohrstück kurzer Länge durch schnelle Rotation an die Enden geschweißt wurde. Es hat sich aber gezeigt, daß die Schweißnähte nicht die erforderliche Festigkeit aufwiesen, um die beim Durchziehen der Rohrlänge durch die Matrize mit fliegendem Dorn auftretenden Ziehkräfte zu übertragen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem das zeitaufwendige Anspitzen, Einfädeln der Ziehspitze und Fassen der Ziehspitze hinter der Matrize durch eine Ziehmaschine vermieden bzw. weitestgehend eingeschränkt wird.

Diese Aufgabe wird durch das im Kennzeichen des Anspruchs 1 Erfaßte gelöst.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß in der Zeit, in der die Verbindungsstelle die Zugkräfte übertragen muß, d. h. zwischen der Matrize und dem Angriffspunkt der Kraft, die Ziehkräfte reduziert werden. Während dieser Zeit wird die Wanddicke des Rohres nicht reduziert, sondern nur ein Hohlzug durchgeführt, der wesentlich geringere Ziehkräfte erforderlich macht. Daraus folgt, daß nur die erste Rohrlänge wie bekannt angespitzt und in die Matrize eingefädelt werden muß. Die nachfolgenden Rohrlängen werden von der davor angeordneten Rohrlänge selbsttätig eingefädelt. Die Leistung der Anlage kann wesentlich gesteigert werden. Erforderlich ist aber, daß die nachfolgenden Züge auf den durch den Hohlzug verringerten Innendurchmesser des Rohres abgestimmt werden müssen.

Die Verbindung zwischen den Rohrlängen kann durch Kleben, Löten oder Schweißen hergestellt werden. Mit besonderem Vorteil wird die Verbindung durch Stumpfschweißen der Enden der Rohrlängen hergestellt. Als Schweißverfahren bietet sich das Lichbogen- oder Autogenschweißen an. Auch ein Preßschweißen ist möglich.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Endbereiche der zu verbindenden bzw. verbundenen Rohrlängen mit Aussparungen der Wandung versehen. Diese Aussparungen können Längsschlitze sein, damit der Dorn von außen zugänglich wird. Vorteilhafter erscheint es, die Aussparungen so auszubilden, daß zumindest der halbe Umfang der Rohrwandung entfernt wird. Dadurch wird die Schweißnaht von innen zugänglich, so daß der beim Schweißen u. U. aufgetretene Schweißgrat entfernt werden kann. Während des Ziehvorgangs gelangt bei dieser Ausgestaltung der Dorn selbsttätig aus dem Eingriffsbereich der Matrize.

Der Dorn kann auch durch mechanischen Eingriff von außen verlagert werden. Hierzu greift beispielsweise ein hakenartiges Werkzeug an dem Dorn an und zieht ihn entgegen der Durchlaufrichtung des Rohres zurück. Nach der Verlagerung des Dornes wird dieser zweckmäßigerweise durch einen Elektromagneten gehalten, der erst dann den Dorn freigibt, wenn die Verbindungsstelle durch die Matrize hindurchgelaufen ist, und die Ziehkraft in Durchlaufrichtung des Rohres gesehen hinter der Verbindungsstelle angreift. Unter Umständen ist auch eine Verlagerung des Dornes mit einem Elektromagneten möglich. Zum Lösen des Dornes kann es zweckmäßig sein, die Matrize kurzzeitig in Ziehrichtung zu verschieben. In Kombination mit einem Elektromagneten ist diese Lösung sinnvoll einsetzbar. Die Matrize wird in ihre Ausgangsstelle zurückgefahren, wenn der Dorn verschoben ist.

Vorteilhaft ist es auch, wenn der Außendurchmesser des Rohres im Bereich der Verbindungsstelle vor dem Ziehen verringert wird. Dies kann z. B. durch spanende oder spanlose Verformung geschehen, wobei der Innendurchmesser des Rohres gleich bleibt. Durch die Wanddickenverringerung werden die zu übertragenden Ziehkräfte reduziert.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Innendurchmesser des Rohres in dem Bereich, in dem keine Wanddickenreduzierung stattgefunden hat, aufgeweitet. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß der für den nächsten Ziehvorgang erforderliche Dorn ohne Schwierigkeiten in dem Rohr verschoben werden kann.

Die Erfindung ist an Hand der in den Fig. 1 bis 12 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Ein in Ringbundform vorliegendes nahtloses Kupferrohr 1 wird von einem Ablaufbock 2 durch eine Matrize 3 hindurchgezogen und dabei sowohl im Außendurchmesser als auch in der Wanddicke reduziert. Die dafür erforderlichen Ziehkräfte werden durch eine Schlittenziehmaschine 4 aufgebracht, deren Klemmbacken 5 an dem gezogenen Rohr 6 angreifen. Eine solche Vorgehensweise ist in der Kupferrohrfertigung seit langem üblich.

Gemäß der Lehre der Erfindung werden mehrere Rohrlängen vor oder während dem Ziehvorgang miteinander verbunden. Hierzu wird oberhalb des Ringbundes 7 ein Ringbund 7 a mit einer Kupferrohrlänge gleicher Querschnittsabmessung gelagert und Anfang und Ende der Ringbunde 7 und 7 a miteinander verbunden. Die Fig. 2 zeigt die Anordnung von Matrize 3 und Dorn 8. Die bei diesen Ziehverfahren auftretenden Kräfte sind so hoch, daß eine Verbindungsstelle, die z. B. durch Löten oder Schweißen hergestellt wurde, in der Matrize 3 spätestens jedoch unmittelbar hinter der Matrize 3 abreißen würde. Der Dorn ist so geformt, daß er beim Ziehen in der Matrize 3 "schwimmt", d. h. die durch die Reibung auftretenden Kräfte sind gleich den Rückhaltekräften. Erfindungsgemäß wird der Dorn 8 spätestens dann, wenn die Verbindungsstelle 9 in den Bereich der Matrize 3 gelangt, entgegen der Ziehrichtung verschoben und wirkt somit nicht mehr mit der Matrize gemeinsam auf die Rohrwandung ein (siehe Fig. 3). Dadurch wird das Rohr 1 lediglich einem Hohlzug ohne Wanddickenreduzierung unterworfen. Die Verlagerung des Dornes 8 kann auf verschiedene Weise vorgenommen werden, z. B. durch einen Finger der durch einen Schlitz in der Rohrwandung den Dorn 8 zurückzieht, oder durch magnetische Einwirkung bzw. auch durch Mitlaufenlassen der Matrize 3 mit dem Rohr 6. Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 3 sind am Anfang und Ende der Rohrlängen Aussparungen 10 und 11 eingebracht, die selbsttätig den Dorn 8 aus dem Matrizenbereich lösen. Der Dorn 8 wird beispielsweise durch eine nicht dargestellte Delle in der Rohrwandung wieder in den Bereich der Matrize transportiert, wenn die Spannbacke 5 des Schlittenabzuges 4 an dem Rohr 6 in Durchlaufrichtung hinter der Verbindungsstelle 9 angreift. Die Erfindung wurde beschrieben an Hand von in Ringbundform vorliegenden Kupferrohren, läßt sich aber gleichermaßen für gerade Rohrlängen einsetzen. Auch die die Ziehkraft aufbringende Maschine kann beliebig gewählt werden, z. B. eine Ziehtrommel oder auch eine sog. Ziehscheibe mit einer V-förmigen endlosen Nut an ihrer Umfangsfläche. Die Fig. 4 bis 12 zeigen Ausführungsbeispiele der Verbindung der Rohrlängen. Allen Verbindungen ist gemeinsam, daß ein Durchtritt des Dornes 8 von einer Rohrlänge in die nachfolgende Rohrlänge ungehindert möglich ist und daß die Festigkeit der Verbindung zumindest so groß ist, daß die durch den Hohlzug auftretenden Kräfte übertragen werden können.

Die Fig. 4 zeigt eine stumpfe Verbindung der Rohre 1 miteinander, die durch Kleben, Löten oder Preßschweißen aber auch durch Lichtbogenschweißen hergestellt werden kann. Die Aussparungen 10 und 11 ermöglichen eine Entfernung des ggfs. auftretenden Schweißgrates sowie einen Zugriff zum Verlagern des Dornes 8. Gehen die Aussparungen 10 und 11 über die Hälfte des Rohrquerschnitts hinaus, löst sich der Dorn 8 selbsttätig aus der Matrize 3.

In der Fig. 5 ist die Verbindungsnaht 9 durch Punktschweißen der überlappenden Enden hergestellt.

Die Fig. 6 zeigt wieder eine stumpfe Vebindung 9 z. B. durch Kleben, Löten oder Schweißen. Bei dieser Verbindung wird der Dorn durch magnetische Kräfte z. B. einen das Rohr 1 umgebenden ringförmigen Elektromagneten zurückgezogen und gehalten. Zur Unterstützung des Zurückziehens kann die Matrize 3 kurzzeitig mit dem Rohr 1 mitlaufen. Sie wird, nachdem der Dorn 8 von dem Magneten gehalten wird, wieder in ihre Ausgangslage zurückgefahren.

Die Fig. 7 zeigt eine Verbindung, bei der das in das Rohrende eingeführte verjüngte Ende durch Punktschweißen befestigt ist. Die Fig. 8 zeigt die Verbindung nach Fig. 6 mit einem Längsschlitz 12, in den ein Haltefinger eindringen, und den Dorn 8 zurückziehen kann. Auch hier ist ein Magnet erforderlich, der dem Dorn 8 nach dem Zurückziehen aus der Matrize 3 festhält, bis die Verbindungsstelle 9 hinter den Angriffspunkt der Ziehkraft gelangt ist. Bei der Verbindung nach Fig. 9 ist der Außendurchmesser der Rohre 1 verringert. Über diese Durchmesserverringerungen 13 und 14 ist eine Kupferhülse 15 geschoben, die punktgeschweißt, gelötet oder geklebt mit der Oberfläche der Rohre 1 verbunden ist. Diese Ausführungsform reduziert die aus der Wanddickenverringerung resultierenden Ziehkräfte.

Bei der Verbindung nach Fig. 10 ist der Innendurchmesser der Rohrlängen im Verbindungsbereich vergrößert. Die Naht 9 ist zweckmäßigerweise stumpfgeschweißt.

Die Fig. 11 zeigt eine Verbindung 9, bei welcher das Ende der einen Rohrlänge im Außendurchmesser reduziert, wogegen das Ende der anderen Rohrlänge im Innendurchmesser erweitert ist. Die Enden werden ineinandergesteckt und vorteilhafterweise verlötet.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 12 sind beide Enden der Rohrlängen im Außendurchmesser reduziert und mit einer Metallhülse 16 verlötet.

Claims (9)

1. Verfahren zum Ziehen von nahtlosen Metallrohren, insbesondere von Kupferrohren, mit einem innerhalb des Metallrohres angeordneten fliegenden Dorn und einer den Außendurchmesser des Rohres reduzierenden Matrize, bei welchem die Wanddicke durch Zusammenwirken von Dorn und Matrize verringert wird und eine Ziehkraft an dem gezogenen Rohr hinter der Matrize angreift, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Rohrlängen an ihren unverformten Enden vor dem Ziehen fest miteinander verbunden werden, daß der Dorn während des Durchlaufes der Verbindungsstelle zwischen den Rohrlängen durch die Matrize aus dem Wirkungsbereich der Matrize verschoben wird, wobei das Metallrohr über eine bestimmte Länge ohne Wanddickenreduzierung gezogen wird, daß nach dem Durchlaufen der Verbindungsstelle durch die Matrize der Dorn in den Bereich der Matrize gelangt und daß dann die Ziehkraft an dem gezogenen Rohr hinter der Verbindungsstelle angreift.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbinden der Rohrlängen durch Kleben, Löten oder Schweißen erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbinden durch Stumpfschweißen der Enden der Rohrlängen erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Endbereiche der zu verbindenden bzw. verbundenen Rohrlängen mit Aussparungen der Wandungen versehen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn durch mechanischen Eingriff von außen durch die Aussparungen verlagert sind.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn durch einen Elektromagneten verlagert bzw. im verlagerten Zustand gehalten wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn durch Verschiebung der Matrize in Ziehrichtung verlagert wird und im verlagerten Zustand gehalten wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Rohrlängen im Bereich der Verbindungsstelle vor dem Ziehen verringert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Rohres in dem Bereich, in dem keine Wanddickenreduzierung stattgefunden hat, aufgeweitet wird.