DE975493C - Verfahren und Vorrichtung zum Anstauchen von Flanschen, Verdickungen u. dgl. an Rohren - Google Patents

Description

Gewalzte Rohre müssen bekanntlich vielfach mit Flanschen, Verdickungen od. dgl. versehen werden", und zwar vorzugsweise an ihren Enden. Es ist üblich, diese Flansche und Verdickungen, die in Achsrichtung beträchtliche Längen aufweisen können, anzustauchen. Zu diesem Zweck wird das Rohrende bzw. der Teil des Rohres, der der Verformung unterworfen werden soll, in einem Ofen erwärmt, wobei das Erwärmen bis zum endgültig ίο beendeten Stauchen mehrmals wiederholt werden muß. Die Vorrichtung, in der das Stauchen durchgeführt wird, sieht eine Klemmvorrichtung vor, die

das Rohr an einer nicht erwärmten Stelle festhält, während vom erhitzten Ende her ein mit einem Kern versehener Stempel axial gegen das Rohr geführt wird. Abgesehen von der Schwierigkeit, daß das Rohr mehrfach zwischenerhitzt werden muß, hat dieses Verfahren noch den Nachteil, daß die Rohrwandungen in dem zu stauchenden Abschnitt leicht knittern, so daß sich Überlappungen u. dgl. bilden.

Um das Zwischenerwärmen zu umgehen, ist auch schon versucht worden, die erforderliche Temperatur im anzustauchenden Rohrabschnitt in direktem

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Stromdurchgang zu erzeugen. Der Stromanschluß wird hierbei an die Klemmeinrichtung für das Rohr und an den Stauchstempel gelegt. Hierbei wird das Rohr auf der gesamten Länge zwischen der Einspannstelle und dem Stauchstempel erwärmt, so daß ein Knittern im Bereich der Stauchung sich nicht verhindern läßt und die Gefahr des Ausknickens des frei zu verformenden Rohres in hohem Maße besteht. Diese Schwierigkeiten können auch nicht dadurch vermieden werden, daß Elektroden so an das Rohr angelegt werden, daß ein eng begrenzter Bereich im unmittelbaren Stromdurchgang erwärmt wird. Die Erwärmung kann auch bei dieser Art der Stromzufuhr nicht so eng begrenzt werden, daß nicht auch solche Abschnitte des Rohres erfaßt werden, die einer Verformung nicht unterworfen werden sollen. Die Temperaturerhöhung erfolgt auf dem Umfang des Rohres auch nicht hinreichend gleichmäßig genug, um eine einwandfreie Formgebung des anzustauchenden Abschnittes zu gewährleisten. Die geschilderten Schwierigkeiten werden noch größer, wenn entsprechend bekannten Vorschlägen das Rohr während des Erwärmens mit Gasbrennern axial umläuft. Es ergibt sich auf diese Weise keine hinreichend gleichmäßige Temperaturerhöhung und, selbst wenn sie möglich wäre, würde die Erhitzungszone schraubenlinienförmig in Richtung der Achse fortschreiten, was zu ungleichförmiger Anstauchung auf dem Umfang führen müßte.

Die bekannten Verfahren bedienen sich der Maßnahme, die Rohre axial auf dem gesamten Rohrquerschnitt unter Stauchdruck zu setzen und an der Rohrinnenwand radiale Abstützungen vorzusehen. Dennoch ist es nicht möglich, auf diese Weise zu einwandfreien Anstauchungen zu gelangen, weil kein steiler Temperaturabfall gegenüber nicht zu verformenden Teilen des Rohres erzielt werden kann. Außerdem ist es praktisch nicht möglich, die Anstauchung in Achsrichtung des Rohres fortschreitend aufzubauen.

Um diese Schwierigkeiten und Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, das Erhitzen induktiv und abschnittsweise vorzunehmen oder aber es, wie bei anderen Erhitzungsarten bekannt, stetig fortschreitend erfolgen zu lassen. Gleichzeitig mit dem induktiven Erhitzen wird das Rohr auf dem gesamten Rohrquerschnitt unter Stauchdruck gesetzt und die Rohrinnenwand radial abgestützt. Es kann schrittweise stets nur die Strecke erhitzt werden, die gerade angestaucht werden soll. Es ist aber auch möglich, das Erhitzen axial in Richtung des Stauchdruckes mit der gleichen oder etwas größeren Geschwindigkeit fortschreiten zu lassen, als sie der Annäherungsgeschwindigkeit zwischen Stauchstempel und Rohreinspannstelle entspricht. Das induktive Erhitzen gewährleistet in bekannter Weise das Entstehen einer eng begrenzten Wärmezone mit steilem Temperaturabfall vom beheizten zum nicht beheizten Teil. Die Folge hiervon ist, daß die Anstauchungen selbst in sehr schmalen Bereichen erzielt werden können, und zwar mit scharfen Übergängen zu den Teilen, die einer Verformung nicht unterliegen. Die angestauchten Stellen brauchen daher, obwohl sie frei verformt sind, praktisch nicht spangebend nachgearbeitet zu werden. Der steile Temperaturabfall gewährleistet ferner, daß die Freiverformung ohne Knittern und ohne die Gefahr des Ausknickens vor sich geht. Um unter allen Umständen zu verhindern, daß noch nicht der Stauchwirkung unterliegende Strecken des Rohres erhöhte Temperatur annehmen, wird vorgeschlagen, die noch nicht unter Induktionsheizwirkung des Induktors stehenden Rohrabschnitte zu kühlen.

Die Vorrichtung, in der das Verfahren ausgeübt wird, besteht aus einem Stauchstempel und einer Klemmvorrichtung für das Rohr sowie aus einem im Rohrinnern befindlichen Kern. Der Kern kann entweder im Rohr sitzen oder aber mit dem Stempel in das Rohr eingeführt werden. Das Rohrende wird gemäß der Erfindung von einer Induktionsspule umgeben, die eine größere lichte Weite besitzt, als dem größten durch das Stauchen erzielten Rohrdurchmesser entspricht. Die Spule ist so angeordnet, daß sie in Bewegungsrichtung des Stempels ausweicht, und zwar mit mindestens gleicher Geschwindigkeit. Es ist daher auch am zweckmäßigsten, die Spule an dem Stempel zu befestigen und sich mit diesem bewegen zu lassen.

In der Zeichnung ist schematisch eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung beispielsweise dargestellt. Das Rohr 1 ist in einer geeigneten Klemmvorrichtung 2 gefaßt und soll auf einem Abschnitt, der bis in die Nähe dieser Klemmvorrichtung reicht, angestaucht werden. Zu diesem Zweck wirkt axial auf das Rohrende ein Stempel 3. Die Bewegung des Stempels 3 in Richtung des Pfeiles 4 kann beispielsweise durch eine Spindel erfolgen. Es ist aber auch jedes andere geeignete Bewegungsmittel möglich. Der Stempel ist mit einem Kern 5 versehen, der in das Rohr mindestens mit einer Länge hineinragt, die der des aufzustauchenden Rohrabschnittes entspricht. Der Kern 5 ist zweckmäßig aus nichtmagnetischem Werkstoff, beispielsweise austenitischem Stahl, herzustellen. Er kann auch mit einer Hülse aus nichtmagnetischem Werkstoff, beispielsweise aus Keramik, überzogen sein.

Das Rohrende wird erhitzt von einem Induktor 6, der die Form einer das Werkstück umfassenden Spule besitzt. Die in der Zeichnung im Schnitt dargestellte Spule wird von einer Wechselstromquelle geeigneter Frequenz gespeist. Sie bewegt sich in der Stauchrichtung 4, und zwar mit mindestens der gleichen Geschwindigkeit wie der Stauchstempel 3. Auf diese Weise wird erreicht, daß das Rohr stets an der Stelle erhitzt wird, an der der Stauchvorgang sich auswirkt, wie etwa durch die gestrichelten Linien 7 angedeutet.

Die Bewegung kann kontinuierlich oder schrittweise erfolgen. Am zweckmäßigsten ist es, die richtige Bewegung des Induktors sicherzustellen, indem er in geeigneter Weise isoliert am Stempel 3 befestigt wird. Durch elektrische Mittel, wie bei-

spielsweise Aufsetzen von Magnetjochen, kann die Temperaturerhöhung eng auf einen unter dem Induktor liegenden Rohrabschnitt beschränkt werden. Um unter allen Umständen die Temperaturerhöhung auf den der Stauchwirkung unterliegenden Abschnitt zu beschränken, kann es zweckmäßig sein, den restlichen Teil des Rohres zu kühlen. Zu diesem Zweck kann der Induktor mit einem Kühlflüssigkeit führenden Hohlraum 8 versehen werden. Am unteren Ende wird die Spule mit Spritzlöchern versehen, aus denen das Abschreckmittel in Richtung der Pfeile 9 auf die Werkstückoberfläche austritt.

Unter Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung mit einer Vorrichtung der gekennzeichneten Art gelingt es, Rohrenden selbst auf beträchtliche Längen knitterfrei anzustauchen, wobei gleichzeitig das bisher vielfach erforderliche Zwischenerhitzen in einem Ofen und das damit ver-

ao bundene umständliche Aus- und Einspannen des Rohres entfällt. Der Stauchvorgang spielt sich fortschreitend in einem Zuge ohne jede Unterbrechung ab. Der Abstand, den hierbei die Spule vom Stempel 3 besitzen muß, ergibt sich unter Berücksichtigung der Werkstoffeigenschaften des Rohres. Auch die Frage, ob es zweckmäßig ist, den Induktor mit gleicher oder mit erhöhter Geschwindigkeit vor dem Stempel ausweichen zu lassen, ergibt sich unter Berücksichtigung der im Einzelfall gegebenen Bedingungen.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   ι. Verfahren zum Anstauchen von Flanschen, Verdickungen od. dgl. an Rohren unter axialem, auf den gesamten Rohrquerschnitt ausgeübtem Stauchdruck und radialem Abstützen der Rohrinnenwand, wobei der zu stauchende Rohrabschnitt auf dem gesamten Umfang gleichmäßig elektrisch erhitzt wird und die ringförmige Erhitzungszone axial fortschreitet, da durch gekennzeichnet, daß das Erhitzen induktiv und abschnittsweise oder in bei anderen Erhitzungsarten bekannter Weise stetig fortschreitend erfolgt.
2. 2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine das Rohrende umgebende, in Achsrichtung bewegliche Induktionsspule mit einem dem größten Stauchdurchmesser angepaßten lichten Durchgang.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspule an dem Stempel befestigt ist und sich mit diesem bewegt.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus nichtmagnetischem Werkstoff besteht oder mit einer Hülse aus nichtmagnetischem Werkstoff versehen ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Spule heraus Kühlflüssigkeit auf noch zu stauchende Abschnitte und das restliche Rohr austritt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschriften Nr. 563313, 521450, 249080;

   französische Patentschrift Nr. 585 999;

   USA.-Patentschriften Nr. 2 328 742, 2 322 444, 223 507, ι 872 067, ι 870 987;

   Technische Blätter, Wochenschrift zur deutschen Bergwerkszeitung, Nr. 36/1942, S. 286 und 287;

   Iron and Steel Engineer vom März 1933, S. 67 bis 85.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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