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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Querschnittsänderungen
an Rohren von gleichmäßigem Querschnitt Die Erfindung betrifft ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur Herstellung von Querschnittsänderungen an Röhren von gleichmäßigem
Querschnitt.
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Es ist bekannt, Querschnittsänderungen an Rohren von gleichmäßigem
Querschnitt durch Drücken unter axial und radial relativ zum Rohr fortschreitender
äußerer Druckeinwirkung auf einen b@egrenzten Rohrabschnitt durchzuführen, innerhalb
dessen der Rohrwerkstoff einwärts dem kleineren Querschnitt zufließt.
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Gegenüber diesem Bekannten kennzeichnet sich das neue Verfahren dadurch,
daß das Rohr unmittelbar vor dem dem Verformungsdruck unterworfenen Rohrabschnitt
durch auf seine Umfläche wirkenden Radialdruck formbeständig abgestützt und der
Verformungsdruck auf diesen Rohrabschnitt derart ausgeübt wird, daß der Rohrwerkstoff
längs einer Schulter einwärts fließt, die bei jeder relativen Umdrehung um einen
Bruchteil der Axiallänge des jeweils dem Verformungsdruck unterliegenden Rohrabschnittes
längs des Rohres fortschreitet.
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Die Wandstärke des Rohres wird hierbei durch Verändern des Neigungswinkels
der Schulter beeinflußt.
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Bei diesem Verfahren hält man den verformten Rohrabschnitt gegen eine
unter dem Werkzeugdruck erfolgende Längsverschiebung fest, läßt dagegen den unverformt.en
Rohrabschnitt während des Verformungsvorganges -frei in Längsrichtung sich zusammenziehen
oder ausdehnen. Zur Beeinflussung
der Wandstärke im verformten
Rohrabschnitt wird der unverformte Rohrabschnitt einer Längskraft unterworfen, die
im Verlauf der Rohrbearbeitung verändert werden kann, so daß also bei Behandlung
verschiedener Teile der Rohrlänge verschiedene Längskräfte wirksam sind. Dabei kann
entweder auf entgegengesetzte Seiten der Schulter gleichzeitig ein Verformungsdruck
ausgeübt werden, oder es werden auf die Schulter nacheinander verschiedenartige
Verformungsdrücke ausgeübt.
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Bei der Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens, bei der das Rohr
gedreht und das Werkzeug axial längs des Rohres vorgeschoben wird, ist eine den
unverformten Rohrabschnitt dicht umschließende Versteifungshülse unmittelbar vor
dem Werkzeug angeordnet und mit dem Werkzeug zu gemeinsamer Axialverschiebung gekuppelt.
Die -Hülse läuft mit dem Rohr um und ist in einem am Werkzeugschlitten befestigten
Lager drehbar gelagert. Der unverformte Rohrabschnitt ist über eine Kolbenstange
mit dem Kolben eines Zylinders verbunden, dem an beiden Enden ein Druckmittel zugeführt
werden kann, um auf den unverformten Rohrabschnitt .einen Druck oder einen Zug auszuüben.
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In den Zeichnungen sind eine Ausführungsform der Maschine sowie verschiedene
mit Vorteil verwendbare Formwerkzeuge als Beispiele der Erfindung schematisch dargestellt.
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Fig. i ist ein Längsschnitt durch die Maschine, die in der Mitte teilweise
weggebrochen ist; Fig. z ist eine Schnittaufsicht auf die Hauptarbeitsteile nach
Linie 2-2 der Fig. i; Fig.3 ist ein Einzelschnitt und zeigt die wirksame Fläche
eines Formwerkzeuges mit einem verhältnismäßig großen Winkel der Stirnflächenschrägen
und mit einem verhältnismäßig großen Kantenkrümmungsradius für die Vergrößerung
der Wanddicke des Rohres; Fig. q. ist eine ähnliche Ansicht der wirksamen Fläche
eines Formwerkzeuges mit einem Null- oder vernachlässigbaren Winkel der Stirnflächenschrägen
und mit einem verhältnismäßig kleinen Krümmungsradius für die Verringerung der Wanddicke
des Rohres; , Fig. 5 ist eine ähnliche Ansicht eines Werkzeuges mit einer teilweise
geraden Kantenfläche zum Ausglätten oder Wegbügeln von Furchen oder Erhöhungen,
die in dem Rohr nach dem Durchgang durch die wirksamere Verformungszone verbleiben
können; Fig.6 ist ein hinterer Seitenaufriß eines Formwerkzeuges mit einer geraden
Wirkungskante in Längsrichtung und zeigt mit gestrichelten Linien verschiedene mögliche
Abweichungen von der geraden Kantenbildung, und Fig. 7 ist eine hintere Flächenansicht
eines Werkzeuges in Form einer Walze an Stelle einer festen Stange zur Verminderung
der Reibung, wo dies erwünscht ist.
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In der Zeichnung stellt X den ursprünglichen oder nicht verformten
Zustand des Rohres dar und Y das Rohr in seinem schließlichen oder verformten Zustand,
während Z die Zone der wirksamen Verformung ist, in welcher das Metall unter Bildung
einer konstant vorrückenden Schulter herabfließt, die die Verringerung des Durchmessers
vor und nach den beschriebenen Arbeitsgängen darstellt.
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Das verformte Ende des Rohres ist in einem Futterkopf i o eingeklemmt,
der nicht zwangsläufig angetrieben zu sein braucht (aber es werden kann), der jedoch
das Ende des Rohres mit ausreichendem Griff festklemmen und halten muß, um eine
Freigabe und Längsverschiebung zu verhindern, wenn das Rohr einem Zug durch das
Vorlaufen des Formwerkzeuges gegen die sich in der Verformungszone entwickelnde
Schulter unterworfen wird. Dias andere Ende des Rohres, also das Ende des unverformten
Abschnittes X, wird vom Futterkopf i i genügend fest ergriffen und gehalten, um
eine rasche Drehung dem Rohr zu erteilen, die natürlich allen Teilen des Rohres
und auch dem Futterkopf i o erteilt wird.
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Zur Aufnahme der Änderungen in der Rohrlänge, die bei der Durchmesserverringerung
während des Verformungsverfahrens auftreten, wird der Futterkopf i i von einer Nutenwelle
12 getragen, die sich frei längs verschieben kann, aber mit Federkeil. einen Satz
Scheiben 13 trägt, die mittels Riemen und Kraftverbindungen angetrieben werden.
Das Formwerkzeug 14 ist an einer Schi:eberplatte 15 angebracht, die ihrerseits von
einem Schlitten 16 getragen wird, der mit Bezug auf die Achse des Rohres längs wandern
kann. Für manche Zwecke ist es erwünscht, einen Satz von zwei oder mehr Formwerkzeugen
vorzusehen, die entweder gleichzeitig entgegengesetzte Seiten des mit Schulter versehenen
Teiles des Rohres bearbeiten können oder die gewünschtenfalls so geregelt werden
können, daß sie nacheinander den gleichen Teil des Rohres oder in wechselnder Reihenfolge
oder gleichzeitig verschiedene Abschnitte des Rohres bearbeiten. Eine solche Vervielfachung
der Teile ist in Fig.2 dargestellt, und die für eines der Werkzeuge und seine zugehörigen
Lagerungen gegebene Beschreibung gilt selbstverständlich für alle.
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Die Werkzeuge der Fig. 2 sind gerade, feste Stangen mit abgerundeten
Wirkungskanten und schräg gestellten Vorderflächen, es kann aber auch ein Werkzeug
in Form einer Walze wie gemäß Fig.7 verwendet werden.
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Der Schlitten ist relativ zu .einer festen Schablone 17 längs verschieblich,
deren innere Kante so gestaltet ist, daß ihr Umriß die äußere Gestalt darstellt,
welche dem Rohr verliehen werden soll. Um auf das Werkzeug die richtigen radialen
Ein- und Ausbewegungen entsprechend dem Muster der Schablone zu übertragen, ist
eine Rolle 18 auf der Schieberplatte angebracht und wird in Berührung mit der Formkante
der Schablone mittels einer die Schieberplatte (oder Platten) ständig nach außen
drängenden Feder i 9 gehalten.
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Um die Verwendung einer verhältnismäßig dünnen oder leichten Schablone
zu ermöglichen, die leicht angeordnet oder entfernt werden kann, falls ein Auswechseln
erwünscht ist, und um den genauen
Abstand der Schablone von der
Achse des Rohres an oder nahe der Zone des Druckes des Formwerkzeuges sicherzustellen,
ist am Schlitten eine Rolle 2o vorgesehen, die sich gegen die hintere gerade, parallel
zur Rohrachse verlaufende Kante der Schablone legt, so daß die Schablone beim Vorlaufen
des Schlittens in genauer Abstandsbeziehung zur Rohrachse unabhängig von anderen
zur Befestigung der Schablone etwa vorgesehenen Mitteln gehalten wird.
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Der Schlitten wird mittels einer Leitspindel a i vorgeschoben, die
über Untersetzungszahnräder 21' mit dem Antrieb für die Drehung des Rohres verbunden
ist, so daß das Rohr mit einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit relativ zum
Vorlauf des Schlittens gedreht wird, wenn auch das Verhältnis durch die Auswechslung
der Zahnräder im flbersetzungsgetriebe oder durch Veränderung der Steigung der Spindel
je nach dem gewünschten Verhältnis des Umlaufes des Rohres zur Vorlaufgeschwindigkeit
des Schlittens verändert werden kann. In allen Fällen bringt jedoch das gewählte
Verhältnis jeden Teil des umlaufenden Rohres wiederholt in Berührung mit der wirksamen
Fläche des Formwerkzeuges während der Zeit, während der das Metall des Rohres durch
die Schulter herabfließt und durch die Verformungszone hindurchtritt; die Breite
der Verformungszone wird also längs vom Scheitel der Schulter bis zu deren äußerstem
Fuß gemessen, wobei letzterer den Punkt der letzten Verringerung des Durchmessers
darstellt.
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Für Rohre bis zu 38,1 mm (11/2 Zoll) Durchmesser beträgt diese
Breite in der Längsrichtung gewöhnlich etwa 6,35 oder 9,52 mm (1/4 oder 3/8
Zoll), während die Breite oder Steigung der Angriffsspirallinie, welche die jeweils
der Verformung unterliegende Metallmenge darstellt, gewöhnlich etwa o,794 mm (1/32
Zoll) beträgt. Ein größeres Rohr .erfordert jedoch gewöhnlich eine breitere Zone,
die gewöhnlich etwa 15 bis 3o0!0 des ur= sprünglichen Rohrdurchmessers beträgt.
In den meisten Fällen könnte ein geeignetes Verhältnis folgendes sein: Ein Umlauf
des Rohres für je 0794 mrn (1/3a Zoll) Vorlauf des Formwerkzeuges; bei dieser Geschwindigkeit
sind acht Umläufe des Rohres zum Durchgang durch eine Verformungszone von 6,35 mm
(1/4 Zoll) Breite erforderlich oder zwölf Umläufe für den Durchgang durch eine Zone
von 9,52 mm (3/8 Zoll).
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Bei gewissen Metallsorten kann eine etwas steilere Steigung der Angriffsspirallinie
mit Vorteil benutzt werden, aber weniger als vier Umläufe des Rohres während seines
Durchganges durch die Verformungszone werden nicht für vorteilhaft gehalten, und
zwar besonders in solchen Fällen, wo nur ein einziges Formwerkzeug benutzt wird,
und für steifere Metallarten, wie z. B. Stahl, wird eine Angriffslinie verhältnismäßig
geringer Steigung für notwendig oder äußerst erwünscht erachtet. Werden zwei oder
mehr Formwerkzeuge benutzt, um gleichzeitig und unter verschiedenen Umfangswinkeln
gegen die Schulter zu arbeiten, so kann entsprechend die Verformungsgeschwindigkeit
erhöht werden. Solch eine Anordnung hat sich als wünschenswert gezeigt, um wirksamer
jeder Neigung des Rohres zum Biegen oder Verbiegen während der Verformung Widerstand
zu leisten; denn wenn zwei oder mehr Formwerkzeuge benutzt werden, werden sie gegenseitig
zusammenwirken, um das Rohr genau zentrisch zu halten.
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Da die gesamte Verformungswirkung zwischen dem Scheitel und dem Fuß
der sich entwickelnden Schulter verörtlicht und beschränkt sein muß, muß der nicht
verformte Abschnitt des Rohres unmittelbar am Scheitel der Schulter verstärkt werden,
damit der Fluß des Metalls an diesem Punkt beginnt und einwärts fortschreitet, bis
er unter den am meisten vorgeschobenen Teil der Kante des Formwerkzeuges gelangt.
Zu diesem Zweck ist eine Buchse 2a in Form eines drehbaren Ringes vorgesehen, der
innerhalb von einem Block oder Ständer 23 des Schlittens getragener Kugellager
angeordnet ist und das Röhr an einer Stelle in tatsächlicher oder praktischer Berührung
mit der Vorderfläche des Formwerkzeuges dicht umgibt und umfaßt, so daß beim Vorrücken
des Formwerkzeuges das Metall nur durch Herabfließen vor der Vorderfläche und unter
die Innenkante des Formwerkzeuges entweichen kann. So beginnt also die Verformung
plötzlich an diesem Punkt und verteilt sich nicht vor dem Punkt, und das vom Futterkopf
i o erfaßte verformte Ende des Rohres wird dem Druck des vorlaufenden Formwerkzeuges
gegen die sich entwickelnde Schulter Widerstand leisten und verhindern, daß das
Rohr als Ganzes mit dem Werkzeug nach vorn mitgezogen wird; dieser Faktor ist völlig
unabhängig von der Ausgleichbewegung des Futterkopfes i i, die bei der durch die
Durchmesserverringerung veranlaßten Änderung der Rohrlänge auftritt.
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Bei der bisherigen Beschreibung des Verfahrens wurden die besonderen
Faktoren, welche die schließliche Wanddicke des verformten Rohres regeln, nicht
beschrieben. Diese schließliche Dicke kann dadurch geregelt werden, daß man dem
durch die sich entwickelnde Schulter fließenden Metall eine steile oder leichte
Flußlinie je nach der Gestalt des verwendeten Formwerkzeuges gibt. Die Wanddicke
kann innerhalb gewisser Grenzen auch dadurch geregelt werden, daß man der natürlichen
Neigung des Rohres zu einer Verlängerung während der Durchmesserverringerung Widerstand
leistet, falls eine Vergrößerung der Wanddicke erwünscht ist, oder diese natürliche
Neigung zur Verlängerung unterstützt, falls eine Verdünnung der Wandungen wünschenswert
ist.
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Durch geeignete Kombinationen -dieser beiden Faktoren, nämlich des
Angriffes einer geregelten Längskraft am ganzen Rohr und der Regulierung des Flußwinkels
des Metalls durch die entstehende Schulter, ist es möglich, eine erwünschte Wanddicke
innerhalb weiter Grenzen und unabhängig von der dem Äußeren des Rohres verliehenen
Gestalt zu erreichen, so daß jeder Teil des Rohres nicht nur nach Wunsch geformt
werden, sondern auch die gewünschte Wanddicke erhalten kann.
'Wie
auch dieses Ergebnis immer erreicht wird, so wurde doch festgestellt, daß die Regelung
der schließlichen Wanddicke von der Regelung abhängt, die auf die Größe des Volumenflusses
des Metalls durch die entstehende Schulter je Einheit des Vorrückens des Formwerkzeuges
ausgeübt wird, mag nun dieses Ergebnis durch die Form des Werkzeuges oder durch
den Angriff einer geregelten Kraft am ganzen Rohr oder durch die Kombination beider
Faktoren erzielt werden. Die Größe des Vorlaufens des Werkzeuges bestimmt die Produktionsgeschwindigkeit
des verformten Rohrabschnittes, und die Wanddicke hängt von der durch die Verformungszäne
gehenden Metallmenge ab, die dadurch in die Wandungen des erhaltenen Rohres verteilt
wird. Natürlich hängen diese Faktoren wiederum von dem Durchmesser ab, welchen der
Rohrabschnitt jeweils durch die radiale Stellung des Formwerkzeuges erhält; aber
durch eine geeignete Zuordnung der Größe des Metallvolumenflusses für jeden schließlichen
Durchmesser werden alle Faktoren so unter eine Regelung gebracht, daß die Wanddicke
innerhalb weiter Grenzen eingeregelt werden kann.
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Ist die Durchmesserverringerung gering oder, mit andern Worten, der
Metallfluß auf verhältnismäßig geringfügige Anteilsmengen beschränkt, so wurde festgestellt,
daß die die Regulierung der Wanddicke überwachenden Faktoren verhältnismäßig schwach
und unvermögend sind. Ist aber eine beträchtliche Durchmesserverringerung erforderlich,
so gelangen diese Faktoren zu unmittelbarer Bedeutung, da das jeweils wirksame Moder
in Fluß befindliche Metallvolumen beträchtlich wird, so daß die Regulierungskräfte
auf das wirksam fließende Metall konzentriert und wirksam werden, was von besonderer
Bedeutung ist, wenn eine .Längskraft am ganzen Rohr angreift, und was nur in der
Zone, wo das Metall wirksam ist, zur Wirkung gelangt. Mit anderen Worten, eine Zusammendrückung
wird keine Verdickung der Wandungen über das Röhr hervorzurufen suchen, aber ihre
Wirkung wird völlig auf die Zone konzentriert sein, wo das Metall wirksam der Verformung
unterliegt; ähnliche Ergebnisse erhält man beim Angriff eines Zuges am gesamten
Rohr.
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Der Angriff einer Längskraft am Rohr, mag es sich um Druckoder Zug
handeln, ist aber ein Faktor, der in vielen Fällen nicht ausgenutzt zu werden braucht,
da sehr vorteilhafte Ergebnisse bei der Verformung zahlreicher Arten von Metallrohr
durch Verwendung richtig ausgeführter Formwerkzeuge dort erzielt wurden, wo man
das Rohr sich in natürlicher Weise im Ansprechen auf die Verminderung seines Durchmessers
ausdehnen oder zusammenziehen ließ, ohne diesen Faktor zu beeinflussen zu versuchen.
Wo jedoch die Art des Rohres erfordert, daß alle verfügbaren Faktoren bei der Regelung
der Wanddicke Verwendung finden, kann der Angriff einer Längskraft mit großem Vorteil
so benutzt werden, daß er die normalen Wirkungen der Gestalt des Werkzeuges ergänzt
,oder auch diesen Wirkungen entgegenarbeitet :oder sie ausgleicht. Falls es erwünscht
ist, eine Längskraft am Rohr während dessen Verformung angreifen zu lassen, so können
hierfür geeignete Mittel verwendet werden. In vorliegendem Fall ist ein Kolben 24
am Ende der Nutenwelle 12 dargestellt, die den das unverformte Ende des Rohres erfassenden
Futterkopf i i trägt. Der Kolben arbeitet innerhalb eines Zylinders 25, in den Druckflüssigkeit
über ventilgesteuerte Kanäle 26 und 27 eingelassen werden kann. Die Ventile können
selbsttätig durch eine geformte Schablone 28 geregelt werden, die am Schlitten befestigt
ist und mit ihm vorläuft; so daß der in der gewünschten Richtung und in. der erforderlichen
Menge wirkende Druck in das geeignete Ende des Zylinders eingelassen werden kann,
um den richtigen Druck .oder Zug am Ende des Rohres angreifen zu lassen. Dies stört
die gewöhnliche Ausdehnung (oder möglicherweise Zusammenziehung) des Rohres" und
wenn ein. Druck angreift, so versucht er das Röhr nach hinten zu drängen und so
den Metallfluß durch die sich entwickelnde Schulter zu beschleunigen, so daß die
je Einheit des Vorlaufes des Formwerkzeuges verdrängte Metallmenge erhöht und dementsprechend
die Wände des verformten Abschnittes verdickt werden. Umgekehrt verzögert ein Zug
am Ende des Rohres den Metallfluß durch die Schulter je Einheit des Werkzeugvorlaufes,
so daß weniger Metall in die schließlichen Wandungen geliefert und dementsprechend
die Wanddicke vermindert wird.
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Durch seine derartige Gestaltung der festen Schablone 17, daß
die erwünschte äußere Gestalt erreicht wird, und durch eine harmonische oder übereinstimmende-
Gestaltung der beweglichen Schablone 28 zwecks Beschleunigung oder Verzögerung des
Metallflusses kann die Wanddicke sowie die Gestalt für jeden Abschnitt des Rohres
errechnet und innerhalb eines verhältnismäßig weiten Änderungsbereiches unabhängig
vom Winkel des Metallflusses durch die sich entwickelnde Schultererzielt werden,
wobei dieser Winkel jedoch einen wichtigen Faktor bildet, der in harmonische Beziehung
zum Angriff der Längskraft in der nachfolgend ausführlicher beschriebenen Weise
gebracht werden kann.
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Das Formwerkzeug 14 kann innerhalb verhältnismäßig weiter Grenzen
verschieden gestaltet werden, wie Fig. 3 bis 7 zeigen. Die Wirkungsfläche des Formwerkzeuges
14 besteht aus der Vorderfläche 29 längs oder um den Rand des Werkzeuges in Verbindung
mit dem nach vorn gerichteten Teil der abgerundeten Kante 3o. Diese Flächen gehen
zwangsläufig ineinander über und bieten eine stetig glatte Fläche dar, vor die und
unter die das Metall während der Verformungszeit zum Fließen gezwungen wird. Durch
richtige Gestaltung dieser Flächen kann der Metallfluß innerhalb weiter Grenzen
verzögert oder beschleunigt werden und demzufolge eine Verringerung oder Erhöhung
der schließlichen Wanddicke erzielt werden.
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Fig. 4 zeigt ein Werkzeug mit einer steilen Vorderfläche 29, die als
flache Fläche ohne schrägen Winkel dargestellt ist. Diese Fläche geht in eine
abgerundete
Kante mit verhältnismäßig kleinem Krümmungsradius über. Infolge dieser Gestaltung
wird das Metall zum Fluß durch eine sehr steile Schulter gezwungen, die rechtwinklig
:oder unter einem geringeren Winkel angeordnet sein kann, und das Metall muß durch
eine kurze Kurve um die Innenkante des Formwerkzeuges gehen. Das Metall ist daher
in diesem Fall einem Vorwärtsdruck mit einer großen Längskomponente unterworfen,
so daß der Fluß verzögert und das Metall beim Fluß durch die Schulter gestreckt
wird, wodurch man eine Verdünnung der Wandung erhält.
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Fig.3 zeigt den entgegengesetzten Satz von Bedingungen, wobei die
Vorderfläche einen großen Schrägheitswinkel erhält und die Kante einen großen Krümmungsradius,
so daß der Metallfluß durch die sich entwickelnde Schulter erleichtert und die Volumenmenge
beschleunigt wird, und es geht mehr Metall durch die Schulter je Einheit des Vorlaufes
des Formwerkzeuges, so daß eine Verdickung der Wandung im Vergleich zu den :erstbesprochenen
Bedingungen erzielt wird.
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Es ist nicht beabsichtigt, daß der in Fig.3 dargestellte Schrägheitswinkel
notwendigerweise ein Grenzwinkel ist, obgleich er im wesentlichen einen Winkel von
45° bildet; gewöhnlich kann der Winkel so groß sein, wie er mit Vorteil benutzt
werden kann. Bei der anderen Grenze wie in Fig. 4 ist der Schrägheitswinkel o, und
innerhalb dieses Bereiches ist es möglich', diesen Winkel zu verändern und die verschiedenen
Stirnflächenwinkel mit verschiedenen Kantenkrümmungsradien zu kombinieren, und zwar
je nach den auftretenden Bedingungen, wobei neben anderen Faktoren das Maß der Durchmesserverringerung,
dem das Rohr jeweils im Laufe der Verformung unterworfen ist, berücksichtigt wird.
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Der obenerwähnte Schrägheitswinkel ist der Winkel, welcher sich zwischen
dem flachen Mittelteil der Vorderfläche und der schrägen Ebene des geneigten, in
die gekrümmte Kurve übergehenden Randteiles erstreckt. Gewöhnlich wird das ZVerkzeug
so vorrücken, daß seine vordere Mittelfläche in einer Ebene liegt, die mit der rechtwinkligen
Querebene durch die Achse des Rohres zusammenfällt, wenn es auch für manche Zwecke
erwünscht sein mag, die winklige Einstellung des gesamten Werkzeuges mit Bezug zu
dieser Ebene zu verändern. Für die meisten Zwecke wird jedoch die Ebene des Werkzeugvorlaufes
mit der Querebene des Rohres zusammenfallen, und Abweichungen von diesem Zustand
können abändernde Faktoren einführen, die jedoch nicht die wesentlichen Merkmale
des hier gezeigten Verfahrens verändern.
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In manchen Fällen mag es erwünscht sein, die Breite der Wirkungskante
des Werkzeuges durch Anordnung einer flachgestreckten Fläche 3 r wie bei Fig. 5
zu erhöhen, was das Maß der wirksamen Berührung des Werkzeuges mit dem Werkstück
erhöht; dies kann dort erwünscht sein, wo eine relativ gleichmäßige Abschrägung
erzeugt wird und wo es erwünscht ist, gründlicher etwaige wahrnehmbare Erhöhungen
herunterzuglätten oder auszubüg.eIn, die in der Oberfläche des Rohres verbleiben
können, nachdem das Verformungsverfahren in der Hauptsache beendet ist. Gewöhnlich
ist die Furchung zu gering, um leicht wahrnehmbar oder unerwünscht zu sein, weil
die spiralige Angriffslinie eine sehr geringe Steigung besitzt; wo aber eine außergewöhnliche
Glätte erwünscht ist und angemessene Bedingungen vorliegen, kann ein Werkzeug der
Art von Fig. 5 mit Vorteil Anwendung finden.
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Die oben beschriebenen Stirnflächen- und Kantenumrisse können bei
einem Werkzeug in Form einer geraden Stange, wie sie insbesondere in Fig. 6 dargestellt
ist, Anwendung finden, oder diese Formen können bei der Walze angewandt werden,
die in Fig.7 veranschaulicht ist. Für viele Zwecke kann die feste Stangenform des
Formwerkzeuges oder die Walzenform im Austausch benutzt werden, wenn auch die Faktoren,
welche eine Verzögerung des Metallflusses hervorzurufen suchen, gewöhnlich dort
ausgesprochener sind, wo die Stangenform verwendet wird, so daß das Einsetzen einer
Walze an Stelle einer Stange der gleichen Kantengestalt öder umgekehrt Änderungen
in der Wanddicke ergeben kann. Wo aber eine außergewöhnliche Verformung von schwerem
Rohr, wie z. B. Stahlrohr, erwünscht ist, wurde gewöhnlich gefunden, daß die Walzenform
vorzuziehen ist, weil die Reibung verringert wird und ,auch der Zwang zur Verwendung
großer Schmiermittelmengen vermindert wird.
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Zur Veranschaulichung der Ergebnisse, die bei Verwendung verschiedener
Werkzeuge einer Reihe erhalten werden, wobei jedes Werkzeug auf ein Metallrohr der
gleichen Art einwirkt und die Werkzeuge sich voneinander im Schrägheitswinkel und
bzw. oder ihrer Wirkungskante unterscheiden, wird folgende Tabelle vorgelegt:
| Ver- SchlieBliche Formwerkzeug |
| such Wanddicke Winkel Radius |
| mm I (Zoll) mm ( (Zoll) |
| 1 2,21 0,o87 6o° 4,76 3/16 |
| 2 1,78 0,070 300 7,94 5/16 |
| 3 1,78 0,070 oo° 11,11 7/16 |
| 4 1,68 o,066 oo° 9,52 3.,/8 |
| 5 1,57 o,o62 oo° 7,94 5/16 |
| 6 1,4 0,055 000 5,56 7/32 |
| 7 1,17 0,046 oo° 3,97 5/32 |
| 8 0,91 0,036 oo° 3,17 1/8 |
| 0,46 o,o18 oo° 3,17 1/8 |
Die Beispiele z und 2 zeigen die Wirkung einer Winkelfläche bei zunehmender Wanddicke.
Obwohl Beispiel 2 einen kleineren Radius als' Beispiel 3 verwendet, ergab die Zufügung
eines positiven Winkels zur Fläche gleiche Wanddicke. Die Beispiele 3 bis 9 zeigen
fortschreitend dünnere Wandungen bei Abnahme der Radien der Formwerkzeuge, und das
Metall wurde fortschreitend größeren Kräften unterworfen, die durch die steilere
Wendung hervorgerufen wurden, welche beim Gang unter die Kante des Formwerkzeuges
erforderlich'war.
In Fig. 9- ist eine geeignete Einrichtung für
die Verwendung von Werkzeugen verschiedener Gestalt in wechselnder Reihenfolge bei
verschiedenen Abschnitten des Metallrohres dargestellt. Dies zeigt, wie die verschiedenen
Werkzeuge aufeinanderfolgend zur richtigen Zeit durch die Gestaltung der die entsprechenden
Werkzeuge beeinflussenden Schablonen zur Wirkung gebracht werden können. Gemäß der
Darstellung befindet sich gerade das obere Werkzeug in wirksamem Arbeitszustand,
da der Wellenumriß der Schablone zu dieser Zeit das obere Werkzeug nach innen zu
drängen sucht, während gleichzeitig das untere Werkzeug zurückgezogen und unwirksam
ist, da es auf einem gleichmäßig vertieften Teil der Schablone gleitet. Beim Vorlauf
des Schlittens wird aber die obere Schablone zurückgezogen und gleichzeitig die
untere Schablone einwärts bewegt, so daß das untere Werkzeug ohne Unterbrechung
die Arbeit fortsetzt und dem Rohr die andere Wanddickeneigenschäft infolge der Arbeit
dieses unteren Werkzeuges verleiht. Auf diese Weise kann die Wanddicke selbsttätig
durch die Arbeit der Werkzeuge in wechselnder Reihenfolge ,geregelt werden, wobei
diese Arbeiten gewünschtenfalls durch den Angriff einer Längskraft jeweils entsprechend
dem Endzweck ergänztwerden können.
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Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung
verschiedene Faktoren regelt und benutzt, die den Volumenfluß des Metalls durch
die sich entwickelnde Schulter bestimmen; dies ist, wie auch immer die Regelung
erfolgen mag, der Faktor, der schließlich die endgültige Wanddicke des Rohrabschnittes
an einer Stelle eines gegebenen Durchmessers bestimmt. Die Art oder das Gefüge des
Metalls des Rohres bildet natürlich einen Faktor, der das Ansprechen des Metalls
auf jeden besonderen Satz von Bedingungen beeinflußt, aber bei dieser Eigenschaft
gestattet die Regelung der verschiedenen Faktoren in der .oben beschriebenen Weise,
daß man dem verformten Abschnitt des Rohres einen weiten Bereich von Formen verleihen
kann und gewünschtenfalls innerhalb weiter Grenzen veränderliche Wanddicken erzielen
kann oder im Gegenteil eine gleichmäßige Wanddicke - über einen Rohrabschnitt erzeugen
kann, dessen Außenumfang an verschiedenen Stellen verschieden ist.
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Obgleich es für die meisten Zwecke erwünscht ist, den urverformten
Abschnitt des Rohres durch Verwendung einer Buchse od. dgl. in einer Ebene unmittelbar
an oder zusammenfallend mit dem Scheitel der unter dem Vorlauf des Formwerkzeuges
entstehenden Schulter zu verstärken oder, mit anderen Worten, die Buchse in tatsächliche
Berührung mit der Fläche des Formwerkzeuges zu bringen, so kann dennoch ein geringer
Spalt zwischen den beiden Teilen unter manchen Umständen zulässig sein, vorausgesetzt,
er ist nicht so breit, daß er ein Ausbauchen oder eine Rippenbildung des Metalls
im Spalt zuläßt, da in allen Fällen erforderlich ist, daß das Metall an dieser Stelle
ausreichend- begrenzt wird, um seinen Fluß um einen klar und gleichmäßig festgelegten
Scheitel oder Winkel gleichmäßig zu regulieren und jede Verlagerung des Metalls
an einer davorliegenden Stelle zu verhindern. Wo also auf eine Verstärkung des Rohres
in dichter Nähe des Formwerkzeuges hingewiesen ist, ist gemeint, daß zwischen dem
Formwerkzeug und der Buchse od. dgl.. eine tatsächliche Berührung besteht oder zwischen
diesen zusammenwirkenden Elementen eine solch dichte Nähe vorhanden ist, daß sich
eine klar begrenzte und gleichmäßig entwickelnde Schulter entwickeln kann, die frei
von Unregelmäßigkeiten ist, welche den gleichförmigen Fluß des Metalls durch die
Schulter hindurch in den verformten Abschnitt geringeren Durchmessers stören könnten.