EP1477248A2 - Verfahren zur Herstellung eines Hohlkörpers als Halbzeug für einen Tiegel oder eine Giesswalze - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Hohlkörpers als Halbzeug für einen Tiegel oder eine Giesswalze Download PDF

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EP1477248A2 EP04007496A EP04007496A EP1477248A2 EP 1477248 A2 EP1477248 A2 EP 1477248A2 EP 04007496 A EP04007496 A EP 04007496A EP 04007496 A EP04007496 A EP 04007496A EP 1477248 A2 EP1477248 A2 EP 1477248A2
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    • B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
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    • B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
    • B21J5/10—Piercing billets

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a cylindrical hollow body made of copper or a copper alloy as a semi-finished product for a crucible or a Casting roll according to the features in the preamble of claim 1.
  • a common method for producing a cylindrical hollow body as a semi-finished product for a crucible or a casting roll the steps of casting-punching-forging are used together.
  • a continuously cast block in the longitudinal direction compressed The maximum is so that the block does not buckle when compressed Ratio of its length to its diameter about 3: 1.
  • the compressed block will then the aid of a piercing mandrel over its entire length as seen in the direction of the upset Extension punched.
  • the perforated block is then heated again and in this second heat Forging expanded over a mandrel.
  • the expanded block is then usually made into one by open-die forging Formed hollow body with or without flange, depending on whether from this In the end, a crucible or a casting roller is to be manufactured.
  • a crucible or a casting roller is to be manufactured.
  • the invention is based on the object Process for producing a cylindrical hollow body made of copper or a To create copper alloy as a semi-finished product for a crucible or a casting roller, the more economical application with improved material properties guaranteed.
  • the hollow body produced in this way can then be turned into a crucible or a conventional manner Casting roller can be redesigned further.
  • the invention therefore creates the conditions for the Total degree of deformation and the homogeneity of the deformation due to Process steps punching the cylindrical block with the following Drawing presses can be significantly improved. Due to the higher dimensional accuracy there are also significantly smaller additions of lost material. The Efficiency is significantly increased.
  • cylindrical hollow bodies as semi-finished products a crucible or a casting roll by rounding and longitudinal seam welding of To manufacture sheets.
  • the invention has the additional advantage that the material properties over the entire scope of the Hollow body are homogeneous.
  • the combination of expanding the block and stretching the Crystal orientation of the hollow body to be manufactured can be influenced so that a Orientation of the grain structure in the longitudinal or transverse direction arises. So it can Grain orientation and thus the strength through this way of Main direction of stress can be adjusted. Accordingly, in particular better service life can be expected from casting rolls made from hollow bodies.
  • FIG. 1 is a cylindrical block made of SF-Cu, CuAg, CuNi or one precipitation-hardening Cu alloy. Block 1 is continuously cast. The ratio of the length L to the diameter D is up to about 6: 1.
  • the block 1 according to FIG. 1 is divided into a corresponding to the representation of FIG Die 2 used, which is located in a receptacle 3.
  • Block 1 is in broken lines shown.
  • the Die 2 prevents block 1 from buckling during upsetting.
  • the compressed block 1 a Center punch 4 pressed in according to arrow PF1 and block 1 a perforated.
  • the material of the perforated block 1 b then rises between the inner wall 5 of the die 2 and the surface 6 of the piercing mandrel 4 upwards in a hollow cylinder.
  • the Punching in the direction of arrow PF1 is carried out in such a way that on the punched block 1 b a bottom 7 remains.
  • the perforated block 1 b is then used in accordance with the illustration in FIG an expanding mandrel 8 which is moved in the direction of the arrow PF2, wherein its inner diameter changes from ID to ID1 and its outer diameter changes from AD Increase AD1.
  • the block 1b to be expanded is based on one Abutment plate 9 from.
  • the stretching can be done so that the expanded block 1 c is not complete is moved by the drawing die 11, so that then at the free end 13 of the Hollow body 12 a collar 14 is formed.
  • This collar 14 can be used to weld a Flange are used.

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  • Shaping By String And By Release Of Stress In Plastics And The Like (AREA)
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  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

Bei diesem Verfahren wird zunächst ein zylindrischer Block gegossen und dieser Block anschließend unter radialer Abstützung gestaucht sowie gelocht. Am gelochten Block wird ein Boden belassen. Danach wird der gelochte Block im Innendurchmesser und Außendurchmesser mittels eines Dorns aufgeweitet und letztlich der so aufgeweitete Block (1c) mittels einer Ziehmatrize (11) über einen Dorn (10) durch umfangsseitiges Abstrecken zu einem Hohlkörper (12) umgeformt. Alle Umformschritte werden in einer Wärme durchgeführt. Beim Abstrecken des aufgeweiteten Blocks (1c) kann ein Bund (14) am Hohlkörper (12) erzeugt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines zylindrischen Hohlkörpers aus Kupfer oder einer Kupferlegierung als Halbzeug für einen Tiegel oder eine Gießwalze gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein übliches Verfahren zur Herstellung eines zylindrischen Hohlkörpers als Halbzeug für einen Tiegel oder eine Gießwalze setzt sich aus den Schritten Gießen-Lochen-Schmieden zusammen. Zunächst wird ein stranggegossener Block in Längsrichtung gestaucht. Damit der Block beim Stauchen nicht knickt, beträgt das maximale Verhältnis seiner Länge zu seinem Durchmesser etwa 3:1. Der gestauchte Block wird anschließend Hilfe eines Lochdorns über seine gesamte in Stauchrichtung gesehene Erstreckung gelocht.
Der gelochte Block wird daraufhin nochmals erwärmt und in dieser 2. Wärme durch Schmieden über einen Dorn aufgeweitet. Je nach den Gegebenheiten muss zum ordnungsgemäßen Aufweiten der gelochte Block in einer 3. Wärme gegebenenfalls nochmals temperiert werden.
Der aufgeweitete Block wird danach in der Regel durch Freiformschmieden zu einem Hohlkörper mit oder ohne Flansch umgeformt, und zwar je nachdem, ob aus diesem Halbzeug letztlich ein Tiegel oder eine Gießwalze gefertigt werden soll. In diesem Zusammenhang kann es notwendig sein, den aufgeweiteten gelochten Block mehrmals hintereinander zu erwärmen.
Im Hinblick auf den Sachverhalt, dass für ein ordnungsgemäßes Stauchen der gegossene Block nur eine Länge aufweisen darf, die etwa dem Dreifachen seines Durchmessers entspricht, um ein Knicken des Blocks zu vermeiden, resultieren aus dem dadurch bedingten Einsatz großer Blockabmessungen nur geringe Umformgrade. Folglich werden die erreichbaren Werkstoffeigenschaften beeinträchtigt.
Ein weiterer Nachteil besteht im bekannten Fall darin, dass während des Schmiedens durch die nur lokal wirkenden Schmiedekräfte eine inhomogene Umformung erzeugt wird. Hieraus resultieren Einbußen in den theoretisch erreichbaren Materialeigenschaften.
Darüber hinaus besteht durch das mehrfache Nachwärmen beim Aufweiten des gelochten Blocks und beim Langschmieden die Gefahr von Kornwachstum.
Insgesamt ist das bekannte Verfahren aufgrund der nur begrenzten Bearbeitungsgenauigkeit mit der Bereitstellung größerer Materialmengen verbunden, was dazu führt, dass das sogenannte E/A-Verhältnis (Eintrags/Austrags-Verhältnis) im Bereich über 4 liegt. Das wirtschaftliche Ausbringen wird demnach gesenkt.
Der Erfindung liegt - ausgehend vom Stand der Technik - die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines zylindrischen Hohlkörpers aus Kupfer oder einer Kupferlegierung als Halbzeug für einen Tiegel oder eine Gießwalze zu schaffen, das ein wirtschaftlicheres Ausbringen bei verbesserten Materialeigenschaften gewährleistet.
Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Aufgrund des Sachverhalts, dass nunmehr sowohl das Stauchen des gegossenen Blocks als auch das Lochen unter radialer Abstützung des Blocks durchgeführt werden, kann jetzt ein gegossener Block eingesetzt werden, der einen deutlich kleineren Durchmesser in Relation zu seiner Länge aufweist. Das Ausknicken des somit sehr schlanken Blocks kann beispielsweise in einer topfartigen Aufnahme mit einer inneren Matrize verhindert werden. Dadurch werden nicht nur höhere, sondern auch gleichmäßigere Umformgrade erreicht. Auch kann ein insgesamt kleinformatigerer Block zum Umformen bereit gestellt werden.
Mit den Verfahrensschritten Aufweiten durch einen Aufweitdorn und Abstrecken über einen Ziehdorn wird nochmals eine zusätzliche Umformung im äußeren Bereich der Wandung des Blocks und letztlich des Hohlkörpers erreicht, wodurch das Erzeugen eines feinkörnigen Gefüges begünstigt wird.
Der so gefertigte Hohlkörper kann dann in üblicher Weise zu einem Tiegel oder einer Gießwalze weiter umgestaltet werden.
Die Erfindung schafft mithin die Voraussetzungen dafür, dass der Gesamtumformgrad und die Homogenität der Umformung aufgrund der Verfahrensschritte Lochpressen des zylindrischen Blocks mit nachfolgendem Ziehpressen deutlich verbessert werden können. Durch die höhere Maßhaltigkeit sind auch deutlich kleinere Zugaben an Verlustmaterial verbunden. Die Wirtschaftlichkeit wird merklich heraufgesetzt.
Es zählt ferner zum Stand der Technik, zylindrische Hohlkörper als Halbzeug für einen Tiegel oder eine Gießwalze durch Runden und Längsnahtschweißen von Blechen zu fertigen. Gegenüber diesem Verfahren hat die Erfindung den zusätzlichen Vorteil, dass die Materialeigenschaften über den gesamten Umfang des Hohlkörpers homogen sind.
Generell kann durch die Kombination Aufweiten des Blocks und Abstrecken die Kristallorientierung des zu fertigenden Hohlkörpers so beeinflusst werden, dass eine Orientierung der Kornstruktur in Längs- oder Querrichtung entsteht. So kann die Kornorientierung und damit die Festigkeit über diesen Weg der Hauptbeanspruchungsrichtung angepasst werden. Demzufolge sind insbesondere bei aus Hohlkörpern hergestellten Gießwalzen bessere Standzeiten zu erwarten.
Das wirtschaftliche Ausbringen wird erfindungsgemäß dann noch weiter verbessert, wenn gemäß Patentanspruch 2 alle Umformschritte in einer Wärme durchgeführt werden. Diese Verfahrensweise ist durch die gezielte Kombination Lochpressen mit Ziehpressen erreichbar. Der Bereitstellungsaufwand an Wärmeenergie wird auf diese Weise erheblich gesenkt.
Wenn entsprechend Patentanspruch 3 beim Abstrecken des aufgeweiteten Blocks ein Bund am Hohlkörper erzeugt wird, z.B. dadurch, dass beim Abstrecken der Block nicht komplett durch eine Ziehmatrize bewegt wird, so bietet ein solcher Bund eine ideale Voraussetzung für das Anschweißen eines Flansches, wenn aus dem hergestellten Hohlkörper letztlich ein Tiegel gefertigt werden soll.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1
in der Seitenansicht einen gegossenen zylindrischen Block;
Figur 2
im schematischen vertikalen Querschnitt eine Aufnahme mit Matrize für den Block der Figur 1;
Figur 3
im schematischen vertikalen Querschnitt die Aufnahme mit Matrize beim Lochen des Blocks;
Figur 4
im schematischen vertikalen Längsschnitt das Aufweiten des gelochten Blocks und
Figur 5
im schematischen vertikalen Längsschnitt das Abstrecken des aufgeweiteten Blocks.
Mit 1 ist in der Figur 1 ein zylindrischer Block aus SF-Cu, CuAg, CuNi oder einer ausscheidungshärtenden Cu-Legierung bezeichnet. Der Block 1 ist stranggegossen. Das Verhältnis der Länge L zum Durchmesser D beträgt bis etwa 6 : 1.
Der Block 1 gemäß Figur 1 wird entsprechend der Darstellung der Figur 2 in eine Matrize 2 eingesetzt, die sich in einer Aufnahme 3 befindet. Der Block 1 ist in unterbrochener Linienführung dargestellt. Durch einen Stauchvorgang in Richtung des Pfeils PF wird der Block 1 in seinen Abmaßen verändert. Am Ende des Stauchvorgangs hat der Block 1a die Länge L1 und den Durchmesser D1. Die Matrize 2 verhindert ein Knicken des Blocks 1 beim Stauchen.
Entsprechend der Darstellung der Figur 3 wird in den gestauchten Block 1 a ein Lochdorn 4 gemäß dem Pfeil PF1 zentrisch eingepresst und hierbei der Block 1 a gelocht. Das Material des gelochten Blocks 1 b steigt dann zwischen der Innenwand 5 der Matrize 2 und der Oberfläche 6 des Lochdorns 4 hohlzylindrisch aufwärts. Das Lochen in Richtung des Pfeils PF1 wird so durchgeführt, dass am gelochten Block 1 b ein Boden 7 verbleibt.
Der gelochte Block 1 b wird danach entsprechend der Darstellung der Figur 4 mittels eines Aufweitdorns 8, der in Richtung des Pfeils PF2 bewegt wird, aufgeweitet, wobei sich sein Innendurchmesser von ID auf ID1 und sein Außendurchmesser von AD auf AD1 vergrößern. Der aufzuweitende Block 1b stützt sich hierbei an einer Widerlagerplatte 9 ab.
Nach dem Aufweiten des gelochten Blocks 1 b wird der aufgeweitete Block 1 c gemäß Figur 5 mit Hilfe eines Ziehdorns 10 in Richtung des Pfeils PF3 durch eine Ziehmatrize 11 bewegt, wobei der aufgeweitete Block 1 c zu einem Hohlkörper 12 mit Boden 7 abgestreckt wird.
Das Abstrecken kann so erfolgen, dass der aufgeweitete Block 1 c nicht komplett durch die Ziehmatrize 11 bewegt wird, so dass dann am freien Ende 13 des Hohlkörpers 12 ein Bund 14 entsteht. Dieser Bund 14 kann zum Anschweißen eines Flansches genutzt werden.
Alle Umformvorgänge entsprechend den Darstellungen der Figuren 2 bis 5 werden in ein und derselben Wärme, das heißt der Wärme des gegossenen Blocks 1 durchgeführt.
Im Anschluss an die Fertigstellung des Hohlkörpers 12 gemäß Figur 5 wird dieser je nach den Anforderungen zu einem Tiegel oder einer Gießwalze weiter bearbeitet.
Bezugszeichenaufstellung
1 -
Block
1a -
gestauchter Block
1b -
gelochter Block
1c -
aufgeweiteter Block
2 -
Matrize
3 -
Aufnahme f. 2
4 -
Lochdorn
5 -
Innenwand v. 2
6 -
Oberfläche v. 4
7 -
Boden
8 -
Aufweitdorn
9 -
Widerlagerplatte
10 -
Ziehdorn
11 -
Matrize
12 -
Hohlkörper
13 -
freies Ende v. 12
14 -
Bund an 13
AD -
Außendurchmesser v. 1b
AD1 -
Außendurchmesser v. 1c
D -
Durchmesser v. 1
D1 -
Durchmesser v. 1a
ID -
Innendurchmesser v. 1b
ID1 -
Innendurchmesser v. 1c
L -
Länge v. 1
L1 -
Länge v. 1a
PF -
Pfeil
PF1 -
Pfeil
PF2 -
Pfeil
PF3 -
Pfeil

Claims (3)

  1. Verfahren zur Herstellung eines zylindrischen Hohlkörpers (12) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung als Halbzeug für einen Tiegel oder eine Gießwalze, bei welchem zunächst ein zylindrischer Block (1) gegossen, dieser Block (1) dann in erwärmten Zustand in Längsrichtung gestaucht, anschließend gelocht und letztlich unter Einsatz eines Dorns (10) zum Hohlkörper (12) umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das Stauchen als auch das anschließende Lochen unter radialer Abstützung des Blocks (1) durchgeführt werden, wobei am gelochten Block (1b) ein Boden (7) belassen wird, und dass dann der gelochte Block (1b) im Innendurchmesser (ID) und Außendurchmesser (AD) mittels eines Dorns (8) aufgeweitet und letztlich der so aufgeweitete Block (1c) über einen Dorn (10) durch umfangsseitiges Abstrecken zum Hohlkörper (12) umgeformt werden.
  2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Umformschritte in einer Wärme durchgeführt werden.
  3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Abstrecken des aufgeweiteten Blocks (1c) ein Bund (14) am Hohlkörper (12) erzeugt wird.
EP04007496A 2003-05-14 2004-03-27 Verfahren zur Herstellung eines Hohlkörpers als Halbzeug für einen Tiegel oder eine Giesswalze Expired - Lifetime EP1477248B1 (de)

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