WO2014053108A1 - Verfahren zur schnellen herstellung eines mehrlagenrohres - Google Patents

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WO2014053108A1
WO2014053108A1 PCT/DE2013/000473 DE2013000473W WO2014053108A1 WO 2014053108 A1 WO2014053108 A1 WO 2014053108A1 DE 2013000473 W DE2013000473 W DE 2013000473W WO 2014053108 A1 WO2014053108 A1 WO 2014053108A1
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layer
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Bernd Berg
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Bergrohr GmbH Siegen
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    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/08—Making tubes with welded or soldered seams
    • B21C37/0815—Making tubes with welded or soldered seams without continuous longitudinal movement of the sheet during the bending operation
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    • B21C37/15—Making tubes of special shape; Making tube fittings
    • B21C37/154—Making multi-wall tubes
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/02—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of sheet metal by folding, e.g. connecting edges of a sheet to form a cylinder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/01—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves between rams and anvils or abutments
    • B21D5/015—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves between rams and anvils or abutments for making tubes

Definitions

  • the present invention relates to a method for the rapid production of a multilayer pipe.
  • Multilayer pipes are preferably used in case of high requirements against corrosion or abrasion.
  • Corrosion-resistant pressure vessels or pressure lines can be produced more cost-effectively by using multi-layer pipes than solid versions made of appropriate materials. This is achieved by the load sharing on a thin, corrosion resistant inner layer (e.g., stainless and acid resistant steel) and a high strength, pressure resistant outer layer (e.g., fine grain structural steel). As a result, overall steel consumption can be significantly reduced and much of the remaining steel consumption can be shifted to low-cost materials.
  • a thin, corrosion resistant inner layer e.g., stainless and acid resistant steel
  • a high strength, pressure resistant outer layer e.g., fine grain structural steel
  • Abrasion-resistant pipes are made possible by the design as a multilayer pipe (such as mechanical bond, see below) in certain grades in the first place, because materials (eg high-strength steels with high hardness) can be used as an inner layer, which alone or only very difficult can be processed into tubes.
  • tubular jacket In the construction of the tubular jacket is distinguished between full-surface metallurgical bond (this requires plated sheet metal as a starting semi-finished product), and purely mechanical bond (such as a friction bond) between inner and outer tube - preferably inner and outer plates and their welding to the sheet edges -.
  • the inner tube is pressed under elastic expansion of the outer tube and into the outer tube. After elimination of the expansion forces, the outer tube sets because of the higher elastic resilience frictionally around the inner tube.
  • the disadvantage of this method according to the prior art is due to the fact that the outer tube must have a higher yield strength than the inner, otherwise the lack of adhesion to the inner tube causing and therefore required elastic resilience of the outer tube.
  • This is particularly disadvantageous because high-strength materials - such as particularly high-strength steels - as they are preferably used for abrasion-resistant pipelines. conditions in the interior of the tube are particularly advantageous, have high or even very high yield strengths and thus are not suitable for this production process.
  • the use of rolled and / or blast-plated semifinished product is avoided by first creating a first joint between the material layers, such as a weld seam, and thereafter the respective material layer acting as an inner tube during tube forming in the bending roll by one after a certain deformation progress - Pressed further connection between the material layers frictionally in the respective functioning as an outer tube material layer and is held in this way frictionally in each outer tube, without having to expand the multilayer tube and thus the above Expansion methods mentioned.
  • this method has the production technical disadvantage that it is necessary here during the tube forming in the bending roll after a certain deformation progress to create a further connection between the factory tofflagen, which usually happens by welding. For this connection, it is therefore necessary to interrupt the tube forming in order to connect the two material layers together at this further point.
  • the still unfinished pipe must be removed from the bending roll and then created the connection, so in general, the weld can be applied.
  • It can also be welded in the bending roll, which blocks it during this time. Then, the tube blank (also called slot tube) can be re-introduced into the bending roll to continue the local manufacturing process.
  • Such a procedure is extremely time-consuming and therefore represents a significant production cost disadvantage.
  • WO 2006/066814 A1 also teaches a method in which individual layers of material to be combined with the multilayer pipe are stacked, wherein a material layer acting as a respective outer tube forms a base plate, which in each case along one of its two longitudinal edges or approximately parallel thereto one, preferably welded , Stop edge and the resting material layer comes to rest loosely between these abutment edges, and the thus formed multilayer material is formed by means of the bending roll to form a multilayer tube, wherein the respective acting as an inner tube material sheet clamped between the stop edges and in the final phase of the Pipe forming in the bending roll the respective functioning as an inner tube material layer is thereby pressed non-positively in the respective acting as an outer tube material layer.
  • WO 2006/066814 A1 as the respective inner layer, it is therefore also possible to use those materials, such as particularly high-strength steels, which are difficult or impossible to weld.
  • those materials such as particularly high-strength steels, which are difficult or impossible to weld.
  • the functioning as an inner tube material layer is pressed during the Rohrfomung in the bending roller frictionally in the respective acting as an outer tube material layer and so frictionally held in the respective outer tube and without that it requires a connection, such as a weld to be created. Therefore, a time- and cost-intensive interruption of the tube forming process in the bending roll is also not required here.
  • this manufacturing process in turn has the disadvantage that in this case the pipe inner layer is not completely closed inwardly, since a part of the pipe inner circumference is formed by the on the respective base plate, so the respective outer material layer, attached stop edges, which leads to here the beneficial effects of the tube inner layer, such as corrosion or abrasion resistance can not occur.
  • This disadvantage can not be solved simply by a build-up welding in this area, as a welded joint between the material of the stop edge and the inner layer in this process, which wants to avoid welding between outer and inner layer, just out of the question.
  • the interruption of the tube forming process in the Blechumformmaschine- thus avoided in the bending roll that at least two elements that later form the inner layer, initially, ie before the tube forming process, the edge later with the outer layer forming material layer, that is usually welded to this, be.
  • the tube forming process So for example, in the bending roll, then move the free ends of these elements due to the different bending radii (or circumferential lengths, which means the same) of inner and outer tube to each other and eventually encounter each other.
  • this object is achieved by a method for the rapid production of a multilayer pipe with the aid of a sheet metal forming machine in which the multilayer pipe has at least one first material layer and a material layer adjacent to the first material layer, with the adjacent material layer being bent at least slightly.
  • the aforementioned method steps by the order of their enumeration in the above text by no means require the same order in the execution of the method according to the invention.
  • the two material layer connections (preferably approximately) can be created simultaneously instead of successively. It is also possible to first make one of the connections between the material layers and then only make the bend, in order then to create the second connection between the material layers.
  • Such a bending on the end radius can be carried out approximately preferably with a bending press for metal sheets, as it is known from WO 2010/118759 A2.
  • a first connection between the overlying material layer and the adjacent material layer is created by the resting material layer with the adjacent material layer approximately along the first edge of the overlying material layer or approximately along a line parallel thereto, whereupon the thus formed multilayer material - and thus the adjacent material layer - in the area in which the material layers in about along the edge or along one Line are connected approximately parallel thereto by the first connection to each other, at least slightly bent (the concept of bending as plastic or elastic deformation, see above, there to the adjacent material layer), the second still free edge of the overlying material layer relative to the adjacent material layer in the direction a likewise free edge of the adjacent Wstofstofflage is positioned, and then the second connection between the overlying material layer and the adjacent material layer is created by the fact that the resting material layer with the adjacent
  • This embodiment of the production according to the invention described above is advantageous because it does not require any initial (initial) deformation - be it plastic or elastic - of the adjacent material layer. Rather, this bend is only in the course of the execution of the manufacturing method according to the invention, namely by the positioning, preferably, 'pulling over' the overlying material layer achieved simultaneously with this step of the method.
  • the circumferential circumference (width) of the tube cross-section - of the respective material layer Bi functioning as an inner tube between the two compounds of the material layers is selected such that with Bi as the (partial) circumference length (width before tube forming) in the tube cross-section of the respective material layer acting as inner tube between the two connections between the material layers, given in mm,
  • SI is given as the wall thickness of the respective material layer acting as an inner tube approximately in mm, and dj as the distance of the first connection along the first edge of the overlying
  • C-2 is given as the distance of the second joint along the second edge of the overlying material layer or along a line parallel thereto from the corresponding edge of the adjacent material layer at the time of creation of the second joint between the material layers approximately in mm.
  • ⁇ as yield strength (which usually corresponds approximately to the compression limit, especially in rolled metals -) of the overlying material layer (inner layer), ie the (later) inner tube - in N / mm 2 ,
  • modulus of elasticity modulus of elasticity of the applied material layer (inner layer), ie of the (later) inner tube - approximately in N / mm 2 .
  • the length of the neutral fiber - in a circular bent state - of the (later) outer tube - here called L n f a - is:
  • L NFA (DA - SA).
  • TE which corresponds to the average circumference length (considered in the tube cross-section) - here the (later) outer tube (and thus also the width of the respective material layer functioning as outer tube).
  • L n ßQg L n ßQg due to the different bending radii
  • L nfiOS (DA - 2 - SA - SI) - 7t, which also corresponds to the mean circumferential length - in this case, however, of the inner tube.
  • the inner layer can fit exactly in the outer position during the pipe forming, which means that the respective longitudinal edges of the exterior, as well as the inner layer with the completion of Rohrformungreaes- a geometrically ideal running tube forming process, ie the ideal formation of a circle (seen in the tube cross section) once assumed - at the same time abut.
  • the inner tube would be pressed against the outer layer only by its built-up during the forming process spring-back force. A compression of the inner tube, which would open due to the built-up in the material pressure and its curvature outwards against the respective outer material layer out in an additional pressing force of the inner tube against the outer tube, however, would not take place.
  • the respective material layer functioning as an inner tube is compressed in width during tube forming-namely, by the two connections between the material layers created by the method according to the invention-the material layer acting as the inner tube is thereby also seen in the respective outer (ie from the inner space of the tube outwardly adjacent) material layer pressed.
  • This pressing force can be up to the yield strength (respectively compression limit, which is usually - especially in rolled metal sheets, approximately equal to the yield strength -) increase.
  • the so-called technical yield strength also referred to as yield strength as the amount of stress of a plastic permanent elongation under a certain force
  • technical compression limit may be used instead.
  • Bi - Bj - B * Lnfa - 7i - (SA + SI).
  • width of the inner layer is thus chosen to be greater than the term on the right of the equation, a possible compression allowance (see above) is taken into account, which is able to compensate for the production inaccuracies, for example in position and / or guidance of the material layer strips the desired maximum pressing force of the inner tube against the outer tube is achieved in any case approximately.
  • the compression of the inner layer is provided by the two connections between the material layers, wherein the - seen in the (later) pipe cross section - respective two corresponding edges of the adjacent material layers at the time of creation of the first and the second connection between the material layers in each case - preferably approximately - lie flush against each other and the respective connection also - preferably approximately - along the respective edge - preferably by a weld along the edge - takes place.
  • the method for producing a multi-layer tube according to the present invention is characterized in that the first connection between the material layers is created by this - preferably approximately - along one of the longitudinal or transverse edges of the overlying material layer or - preferably along - along a line parallel thereto but also along or parallel to the future pipe seam.
  • the laid-up (n) material layer (s) may or may therefore lie with its longitudinal edge parallel to the longitudinal edge of the adjacent (about underlying) material layer, but need not or must not. So it is also possible that they come to lie with their longitudinal edge transverse thereto or come.
  • the connection with the adjacent (approximately below) material layer is preferably carried out along or parallel to the future pipe longitudinal seam.
  • connection along an edge or along a (preferably imaginary) line means any type of connection along the edge or line, whether or not it is Connection along the entire edge or line or only in sections along the edge or line or even in single points (such as spot welds), for instance at two points - preferably at the end points of the edge or line - or even at a single point at the point Edge or on the line.
  • the functioning as an inner tube material layer in the finished multilayer pipe in cross section form a circle, which can be achieved in that the elements of the overlying material layer, which later form the Rohririnenlage cover only a portion of the surface of the material layer, which later forms the outer layer.
  • the material layer functioning as an inner tube and forming a partial circle in cross-section in the finished multilayer tube forms a groove at the foot of the multilayer tube.
  • the multilayer tube can be closed by welding the outer tube along the pipe seam. Also, this is preferably carried out a surfacing of the inner tube along the pipe seam. Preferably, the multilayer tubular body is thus completed.
  • the material layers can be connected to the front sides of the tube, such as there to prevent the ingress of moisture between the metallurgically yes not fully connected material layers.
  • a preferred application of the method according to the present invention is the production of double-layer tubes, however, the invention is not limited thereto, also three-, four- and more multi-layer tubes of the invention are hereby basically produced.
  • sheets preferably metal sheets and particularly preferably steel sheets, are used as the material layer or as elements of the material layer.
  • At least one of the joints of the material layers is preferably used as a weld, which is particularly suitable for the aforementioned metal sheets, preferably steel sheets.
  • Blechumformmaschine is about a bending roll, for example, a three-roll bending machine, but also a press / die assembly, as in the context of known from the prior art UOE (U-shapes, O-forms, expanding) - Tube forming method (see the UOE method, for example: Hiersig, Heinz M., Encyclopedia Mechanical Engineering, Heidelberg 1997, p 704 f., For keyword, ingsnaht arrohrherstellun c ) or also the so-called JCO-tube deformation method is used.
  • UOE U-shapes, O-forms, expanding
  • the pipe is formed by first placing the sheet in a press by means of a sword in the shape of a horizontal J 'and then in that of a horizontal C'. After that, it is then - as in the case of the UOE method - bent into the, ⁇ 'form.
  • 1 to 6 is a perspective view of individual steps of the method according to the invention for the rapid production of a multilayer pipe by means of a sheet metal forming machine, these individual steps not necessarily representing all the same forming process of the same material layers, but rather characteristic steps or stations in a schematic way of the molding process and the individual material layers from step to step or from station to station can be quite different than they can be seen in the preceding or following steps or stations, so as different variants of the method according to the invention with reference to a series of representations in the 1 to 6 show that
  • inner layer also called inner tube, inner tube, inner plate, etc.
  • outer layer also called outer tube, outer tube, base plate, etc.
  • FIG. 8 shows a perspective cross-section through a multilayer pipe according to FIG. 7 with inner layer and outer layer in a detailed view in the region of the (welded) joints in the vicinity of the longitudinal seam weld
  • FIG. 9 shows a situation in the method according to the invention when the sheet metal forming is carried out by means of a UO (E) press / die arrangement
  • Fig. 11 then the forming step, which forms a, ⁇ ', ie a slot pipe, and
  • Fig. 12 is an exemplary stress-strain diagram for explaining how the desired maximum pressing force is achieved by compression of the inner layer in the scope.
  • FIG. 1 shows a first and second step of an embodiment of the method according to the invention for the rapid production of a multilayer pipe with the aid of a sheet metal forming machine in a perspective view (the sheet metal forming machine can not be seen here).
  • a first connection 3a - preferably a welded joint - between the resting material layer 1 and the adjacent material layer 2 created by the fact that the overlying material layer 1 with the adjacent material layer 2 - preferably approximately - endang a first edge 4a of the resting Material layer 1 connected - preferably welded - is.
  • the (first) edge 6a of the adjacent material layer 2 corresponding to the first edge 4a of the resting material layer 1 lies here from the first connection 3a of the two material layers 1, 2 to be seen by the distance dj with respect to the resting material layer 1 and its first Edge 4a - offset to the outside.
  • the first connection 3a of the material layers 1, 2 thus also lies from the first edge 4a of the overlying material layer 1 corresponding (first) edge 6a of the adjacent material layer 2 by the distance d j - with regard to the adjacent (here below) material layer. 2 and its first edge 6a - offset inwards.
  • Fig. 2 shows a third step of the method according to Figs. 1 to 6, where the multilayer material formed by the preceding steps in the area in which the material layers 1, 2 endang the edge 4a by the first compound 3a verbun together - are bent, which can be done about by means of a bending roll, for example a three-roll bending machine or by means of a press, such as a press brake, but also by means of any other suitable machine or any other suitable tool (possibly also manually).
  • the first edge 4 a of the overlying material layer 1 and the corresponding edge 6 a of the adjacent material layer 1 lie flush against one another.
  • the distance mentioned in FIG. 1 between the first connection 3a of the material layers 1 and 2 and the edge 6a of the adjacent material layer 2, which here runs along the two mutually flush edges 4a and 6a, is in the material layers 1, 2 to be seen here rithin, so zero.
  • Fig. 3 shows a fourth step of the method according to the present invention corresponding to Figs. 1 to 6, in which case the still free edge 4b of the overlying material layer 1 relative to the adjacent material layer 2 in the direction 10 whose also still free (second) edge 6b is moved.
  • This is preferably done so that this edge 4b is detected by means of a gripping device (not seen here), e.g. by a pair of pliers which grips the resting material layer 1 by means of one or more clamping jaws (not seen here) and then - in the direction of 10 of the likewise free (second) edge 6b of the adjacent material layer 2 - for instance by means of the gripping device.
  • Edge 6b of the adjacent material layer 2 offset by the distance C-2 - with respect to the adjacent (here below) material layer 2 and the second edge 6b - inward.
  • FIG. 4 shows, for the first, a fifth step of the method according to FIGS. 1 to 6, in which two material layers 1, 2 can be seen, after the previously free edge 4b of the overlying material layer 1 relative to the adjacent material layer 2 in direction 10 thereof also previously free edge 6b moved - preferably pulled - was and in the, from this movement finally resulting position of the material layers 1, 2 to each other a second compound 3b - preferably a welded joint, such as a weld - between the overlying material layer 1 and the adjacent material layer 2 was created.
  • a first connection 3a had previously been created along the first edge 4a of the overlying material layer 1.
  • the respectively corresponding edges 4a, 6a on the one hand and 4b and 6b on the other hand lie flush (approximately) flush with each other on the material layers 1 and 2, namely on the line along which the two material layer connections also follow 3a on the one hand and 3b on the other.
  • the embodiment as can be seen here, thereby moving the previously free edge 4b of the overlying material layer 1 in the direction 10 of the previously still free edge 6b of - here below - adjacent material layer 2 and the subsequent second connection 3b the two material layers 1, 2 along the previously free edge 4b of the overlying material layer 1 already caused a curvature of the entire future tubular body.
  • FIG. 4 also shows the first step of another embodiment of the method according to the present invention, namely First, the adjacent material layer 2 has been bent, such as by means of bending press for metal sheets, as known from WO 2010/118759 A2 and which makes it possible to reach in the region of the edges 6a and 6b of the adjacent material layer 2 already the final radius of the multilayer pipe to be produced ,
  • the bending of the adjacent material layer 2 can also be achieved approximately in that this layer 2 is pressed into a correspondingly shaped die or even placed where it undergoes a bend due to the pressure or its own weight.
  • the material layers 1, 2 to be combined to form the multilayer pipe were then stacked on one another, the first material layer 1 being positioned as a resting material layer 1 on the adjacent material layer 2.
  • a first connection 3a between the overlying material layer 1 and the adjacent material layer 2 was created by connecting the overlying material layer 1 to the adjacent material layer 2 approximately along a first edge 4a of the overlying material layer 1.
  • a second connection 3b between the overlying material layer 1 and the adjacent material layer 2 has also been created and approximately along a second edge 4b of the overlying material layer 1, these compounds both sequentially, but also - preferably approximately - can be created simultaneously.
  • a (approximately) simultaneous creation of both compounds is approximately possible if the resting material layer 1 immediately - for example by means of a suitable conveyor - in the correct position on the adjacent - then already bent - material layer 2 is positioned.
  • the multilayer material 1, 2 formed in this way can then be formed into a multilayer pipe 5 by means of the sheet metal forming machine, during which shaping the respective resting material layer 1, which then acts as an inner pipe, between the two material layer connections 3a, is produced above a certain degree of deformation , 3b in - seen in the cross section of the (later) (multi-layer) pipe - (partial) circumferential direction and thus compressed in the adjacent and then acting as an outer tube material layer 2 is pressed.
  • FIGS. 5 and 6 show the final step of a preferred embodiment of the method according to the present invention corresponding to FIGS. 1 to 6, where the multilayer material formed by previous steps is removed by means of the sheet metal forming machine (not shown here) Pipe 5 (more precisely to the slotted pipe), namely the multilayer pipe (more precisely multi-layer slot pipe) is formed, wherein during this molding the material gene 1, 2 - due to the previously made connections 3a, 3b with each other - (preferably from a certain deformation progress) between the two compounds 3a and 3b in - seen in cross-section of the (later) (multilayer) tube - (part) circumferential direction be compressed, whereby the respective functioning as an inner tube material layer 1 - preferably non-positively - is pressed into each functioning as an outer tube material layer 2.
  • Fig. 7 shows a perspective cross-section through a finished multilayer pipe 5 with inner layer (as well as inner material layer, material inner layer, inner tube, inner tube, inner plate or the like called) 1 and outer layer (as well as outer material layer, outer material layer, outer tube, outer tube, base plate or the like called) 2, wherein the multilayer pipe 5 was preferably closed by a weld 7 of the outer tube 2 along a Rorhrnaht 8.
  • a contract weld 9 of the inner tube 1 can be made to close the tube, which can be seen here.
  • build-up welding 9 is not mandatory.
  • the first (welding) connection 3a and the second (welding) connection 3b between the resting material layer 1 and the adjacent material layer 2 are also shown.
  • FIG. 8 shows a perspective cross-section through a multilayer pipe according to FIG. 7 with inner layer 1 and outer layer 2 in a detailed view in the area of the (welded) connections (such as welds) 3a, 3b and the welds (such as welds or build-up welds) 7 and 9.
  • welded connections such as welds
  • welds such as welds or build-up welds
  • Fig. 9 shows a situation of the method according to the invention when the sheet metal forming is carried out approximately by means of a UO (E) press / die arrangement.
  • the later outer material layer 2 Hegt down here and the later inner layer 1 above.
  • the upper layer 1 was with her - after welding the first compound 3a with the adjacent layer 2 - still free edge 4b in the direction 10 of the still free edge 6b of the adjacent (here below lying) material layer 2 pulled to the distance between both edges 4b and 6b was zero (the edges 4b and 6b thus abut one another directly) and in this position the edges 4b and 6b are welded to one another at the edges along the edge 4b adjacent to the adjacent material layer 2 below, whereby a second connection 3b between the material layers 1, 2 has emerged.
  • material layer 2 has here at the same time a bending (be it a plastic bending, be it an elastic bending) at the other end of the material layers 1, 2, namely caused in the region of the first compound 3a, which again shows in that bending does not necessarily have to be carried out as a first method step.
  • Fig. 10 shows the forming step of a, U 'shaped by means of a press (not shown here), which drives a correspondingly shaped punch 11 down where the material layers 1 and 2 together in a die (not here also not to be driven).
  • a press not shown here
  • the functioning as an inner tube material layer 1 - preferably from a certain deformation progress - (with a corresponding width of the inner layer 1) between the two compounds 3a, 3b of the material layers 1, 2 compressed and (non-positively) pressed into the outer layer acting as material layer 2.
  • Fig. 11 shows the forming step, which forms a, ⁇ ', ie a slot tube by means of a press (not shown here), the two formed as a half-round punch 12, 13 drives against the tubular body to be formed, where the material layers 1 and 2 hereby again together to form a - seen in cross section - round.
  • the inner material layer 1 is compressed with a corresponding width between the two material layer connections 3a and 3b and pressed there into the outer layer 2.
  • the inner layer 1 does not jump from the outer layer 2, but hangs up the outer layer 2 at.
  • the method according to the invention can be carried out in a similar manner by means of a press / die arrangement designed for the so-called JCO 'method.
  • JCO press / die arrangement designed for the so-called JCO 'method.
  • the overlying material layer 1 is connected to the later outer layer forming material layer 2 at least by two compounds 3a, 3b and then formed a slot tube by the JCO method.
  • the desired effect according to the invention occurs, in which (preferably from a certain deformation progress) a compression of the inner layer 1 - with a corresponding width - between enters the two material layer connections 3a and 3b and so the inner layer 1 is pressed into the outer layer 2.
  • connections 3a and 3b of the two material layers 1 and 2 can be produced by means of a weld, for example a weld.
  • Fig. 12 shows an exemplary stress-strain diagram for explaining how the target maximum pressing force is achieved by compression of the inner layer in the scope.
  • the aim of the present invention is to compress the inner layer material of the multilayer pipe so far that you get into the area S of the here seen stress-strain diagram, so as to achieve the maximum possible compression of the inner to the outer layer by the compression, which to ensure a firm fit of the inner tube in the outer tube.
  • the respectively acting as an inner tube material layer is characterized in the respective outer (ie seen from the pipe interior to the outside adjacent) pressed material layer.
  • This pressing force can be up to the yield strength ⁇ (respectively compression limit, which is usually - especially in rolled metal sheets, approximately equal to the yield strength -) increase.
  • yield strength also referred to as yield strength as the amount of stress of a plastic permanent elongation under a certain force
  • technical compression limit can be cited instead.
  • the region H - ie, in the area of plastic strain (eg in the field of so-called Luders curve ⁇ ) - in this case, the area south - by contrast, can this power not significantly (at least not proportionally) increase.
  • the maximum pressing force of the inner against the outer layer is to be achieved as reliably as possible, in any case approximately, it must be ensured that the compression limit ⁇ 1 (yield strength) is actually reached.
  • the compression of the material layers in the area between the two material layer connections which are spaced apart from each other by d- j or d2.
  • the edges of the adjacent material layer preferably lie inwards (ie towards the center of the adjacent material layer), so for B j the width of the inner layer between the two material layer connections is:

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Description

Titel: Verfahren zur schnellen Herstellung eines Mehrlagenrohres
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur schnellen Herstellung eines Mehrlagenrohres. Mehrlagen-Rohre werden vorzugsweise bei hohen Anforderungen gegen Korrosion oder Abrasion verwendet.
Korrosionsbeständige Druckbehälter oder Druckleitungen können durch Anwendung von Mehrlagen-Rohren kostengünstiger hergestellt werden als Massivausfuhrungen aus entsprechenden Werkstoffen. Dies wird erreicht durch die Lastenteilung auf eine dünne, korrosionsbeständige Innenlage (z.B. rost- und säurebeständiger Stahl) und eine hochfeste, druckbeständige Außenlage (z. B. Feinkornbaustahl). Dadurch kann der Stahlverbrauch insgesamt erheblich gesenkt und ein Großteil des verbleibenden Stahlverbrauchs auf kostengünstige Werkstoffe verlagert werden.
Abrasionsbeständige Rohrleitungen werden durch die Ausführung als Mehrlagen-Rohr (etwa mit mechanischer Bindung, s.u.) in bestimmten Güteklassen überhaupt erst ermöglicht, da Werkstoffe (z.B. hochfeste Stähle mit hohen Härten) als Innenlage eingesetzt werden können, die für sich alleine nicht oder nur sehr schwierig zu Rohren verarbeitet werden können.
Andere Werkstoffkombinationen sind in großer Vielfalt möglich, prinzipiell begrenzt sich die Kombinierbarkeit von Werkstoffen dabei nur durch die jeweilig infrage kommenden Verarbei- tungs techniken.
Beim Aufbau des Rohrmantels wird unterschieden zwischen vollflächiger metallurgischer Bindung (diese erfordert plattiertes Blech als Ausgangshalbzeug), und rein mechanischer Bindung (etwa einer Reibbindung) zwischen Innen- und Außenrohr - vorzugsweise Innen- und Außenblech und ihrer Verschweißung an den Blechkanten -.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Bei Mehrlagenrohren mit metallurgischer Bindung zwischen den Lagen - etwa Mehrlagenrohren aus Metallblechen, vorzugsweise Stahlblechen - findet als Ausgangshalbzeug ein plattiertes Verbundblech aus zwei verschiedenen (Stahl-) Werkstoffen Verwendung.
Der Nachteil dieses Verfahrens nach dem Stand der Technik liegt zum einen in den hohen Kosten des Ausgangshalbzeuges und damit auch des Endproduktes, zum anderen aber auch in einer mangelnden ausreichenden Verfügbarkeit dieses Ausgangshalbzeuges aufgrund äußerst beschränkter Produktionskapazitäten hierfür in der Welt. Weiterhin ist die Anzahl der Werkstoffe, die sich auf diese Weise verarbeiten lassen, begrenzt. So lassen sich etwa bestimmte abrasionsbeständige Stähle als Innenlage dann nicht verwenden, wenn sie sich aufgrund ihres hohen Kohlenstoffanteils nicht oder nur schlecht schweißen lassen.
Bei Mehrlagenrohren mit mechanischer Bindung finden nach älterem Stand der Technik als Ausgangshalbzeug mehrere - vorzugsweise zwei - fertige Rohre Verwendung. Das Verfahren soll dabei im folgenden anhand des Beispiels zweier Rohre erläutert werden (im Falle weiterer Lagen sind die Ausführungen entsprechend zu verstehen):
Zwei fertige Rohre werden aus den zu kombinierenden Werkstoffen passgenau gefertigt und ohne Reibung ineinander geschoben, wobei das äußere Rohr eine höhere Streckgrenze aufweisen muß als das innere.
Durch Expandieren (mechanisch - etwa vermittels eines Expansionsstempels - oder durch Flüssigkeitsdruck, wobei im letzten Falle die ineinander liegenden Rohre in ein das Außenrohr umfassendes Gesenk gepreßt werden) wird das Innenrohr unter elastischer Aufweitung auch des Außenrohrs in das Außenrohr gedrückt. Nach Wegfallen der Expansionskräfte legt sich das Außenrohr wegen der höheren elastischen Rückfederung kraftschlüssig um das Innenrohr.
Abschließend werden die beiden Werkstoffe an den Stirnseiten verschweißt.
Der Nachteil dieses Verfahrens nach dem Stand der Technik liegt darin begründet, daß das äußere Rohr eine höhere Streckgrenze aufweisen muß als das innere, da ansonsten die den Kraftschluß mit dem Innenrohr hervorrufende und daher erforderliche elastische Rückfederung des Außenrohres fehlt. Dies ist insbesondere deshalb nachteilig, weil hochfeste Werkstoffe - etwa besonders hochfeste Stähle -, wie sie vorzugsweise für abrasionsbeständige Rohrleitun- gen im Inneren des Rohres besonders vorteilhaft sind, hohe oder sogar sehr hohe Streckgrenzen aufweisen und sich damit für dieses Herstellungsverfahren nicht eignen.
Inzwischen sind aber auch weitere Verfahren aus der WO 2006/066814 AI bekannt, die diese Nachteile nicht aufweisen und der Herstellung eines Mehrlagenrohres mit mechanischer Bindung zwischen den Werkstofflagen vermittels einer Biegewalze dienen. Hierbei werden einzelne zum Mehrlagenrohr zu kombinierende Werks tofflagen aufeinandergelegt, und der so gebildete Mehrlagen-Werkstoff mit Hilfe der Biegewalze zu einem Mehrlagenrohr geformt, wobei in der Endphase der Rohrformung in der Biegewalze eine jeweilig als Innenrohr fungierende Werkstofflage kraftschlüssig in eine jeweilig als Außenrohr fungierende Werkstofflage gepresst wird.
Mit Hilfe dieses Verfahrens können Mehrlagenrohre hergestellt werden, die ohne walz- und/oder sprengplattiertes Halbzeug auskommen, andererseits aber auch nicht den Beschränkungen unterliegen, die die Herstellung mehrlagiger Rohre nach dem vorgenannten Stand der Technik mit reibschlüssiger mechanischer Bindung von Lagen untereinander mit sich bringt.
Die Verwendung walz- und/oder sprengplattierten Halbzeugs wird dadurch vermieden, daß zunächst zwischen den Werkstofflagen eine erste Verbindung— etwa eine Schweißnaht— geschaffen wird und hiernach die jeweilige als Innenrohr fungierende Werkstofflage während der Rohrformung in der Biegewalze durch eine— nach einem bestimmten Verformungsfortschritt anzubringende— weitere Verbindung zwischen den Werkstofflagen kraftschlüssig in die jeweilig als Außenrohr fungierende Werkstofflage gepreßt und auf diese Weise im jeweiligen Außenrohr reibschlüssig gehalten wird, und zwar ohne das Mehrlagenrohr aufweiten zu müssen und damit die zum o.a. Expansionsverfahren angeführten Nachteile einzugehen.
Gleichwohl hat dieses Verfahren den produktionstechnischen Nachteil, daß es hierbei erforderlich ist, während der Rohrformung in der Biegewalze nach einem bestimmten Verformungsfortschritt eine weitere Verbindung zwischen den Werks tofflagen zu schaffen, was in der Regel durch ein Verschweißen geschieht. Für diese Verbindung ist es daher erforderlich, die Rohrformung zu unterbrechen, um die beiden Werkstofflagen an dieser weiteren Stelle miteinander zu verbinden. Hierzu muß das noch unfertige Rohr aus der Biegewalze entfernt und sodann die Verbindung geschaffen, in der Regel also die Schweißnaht aufgebracht werden. Alternativ dazu kann es auch in der Biegewalze geschweißt werden, was diese jedoch währenddessen blockiert. Sodann kann der Rohrrohling (auch Schlitzrohr genannt) wieder in die Biegewalze eingebracht werden, um den dortigen Fertigungsprozeß weiter zu fuhren. Ein solches Vorgehen ist äußerst zeitintensiv und stellt daher einen erheblichen Produktionskostennachteil dar.
Die WO 2006/066814 AI lehrt jedoch auch ein Verfahren bei dem einzelne zum Mehrlagenrohr zu kombinierende Werkstofflagen aufeinandergelegt werden, wobei eine als jeweiliges Außenrohr fungierende Werkstofflage ein Grundblech bildet, das in etwa entlang seiner beiden Längskanten oder in etwa parallel hierzu jeweils eine, vorzugsweise aufgeschweißte, Anschlagkante aufweist und die aufliegende Werkstofflage lose zwischen diese Anschlagkanten zu liegen kommt, und der so gebildete Mehrlagen-Werkstoff mit Hilfe der Biegewalze zu einem Mehrlagenrohr geformt wird, wobei die jeweilige als Innenrohr fungierende Werkstoffla- ge zwischen die Anschlagkanten geklemmt und in der Endphase der Rohrformung in der Biegewalze die jeweilige als Innenrohr fungierende Werkstofflage hierdurch kraftschlüssig in die jeweilig als Außenrohr fungierende Werkstofflage gepreßt wird.
Nach dieser Ausführungsform der WO 2006/066814 AI können als jeweilige Innenlage somit auch solche Werkstoffe - wie etwa besonders hochfeste Stähle - Verwendung finden, die sich nicht oder nur sehr schwer schweißen lassen. Auch hier wird die als Innenrohr fungierende Werkstofflage bereits während der Rohrfomung in der Biegewalze kraftschlüssig in die jeweilig als Außenrohr fungierende Werkstofflage gepreßt und so im jeweiligen Außenrohr reibschlüssig gehalten und zwar ohne, daß es einer Verbindung, wie etwa einer zu schaffenden Schweißnaht bedarf. Daher ist hier eine zeit- und kostenintensive Unterbrechung des Rohrformungsprozesses in der Biegewalze auch nicht erforderlich. Jedoch hat dieses Fertigungsverfahren wiederum den Nachteil, daß hierbei die Rohrinnenlage nicht gänzlich nach innen hin geschlossen ist, da ein Teil des Rohrinnenumfanges durch die auf dem jeweiligen Grundblech, also der jeweils außen liegenden Werkstofflage, angebrachten Anschlagkanten ausgebildet wird, was dazu führt, daß hier die vorteilhaften Wirkungen der Rohrinnenlage, wie Korrosions- oder Abrasionsbeständigkeit nicht einzutreten vermögen. Dieser Nachteil kann auch nicht einfach durch eine Auftragsschweißung in diesem Bereich gelöst werden, da eine Schweißverbindung zwischen dem Material der Anschlagkante und dem der Innenlage bei diesem Verfahren, das ein Schweißen zwischen Außen- und Innenlage vermeiden will, gerade nicht infrage kommt.
Mitderweile ist aber auch ein optimiertes Verfahren der WO 2010/145680 AI bekannt, welches weder eine Unterbrechung des Rohrformungsprozesses zur Werkstofflagenverbindung noch ein nachträgliches Einarbeiten von Werkstofflagenteilen erfordert. Hierbei werden einzelne zum Mehrlagenrohr zu kombinierende Werkstofflagen aufeinandergelegt, wobei zumindest eine der Werkstofflagen aus mehr als einem aufgelegten Element besteht, hiernach dann eine jeweils erste Verbindung zwischen den randseitigen Elementen der aufliegenden Werkstofflage und der benachbarten Werkstofflage geschaffen wird, der so gebildete Mehrlagen-Werkstoff zum Rohr geformt wird und bei der Verformung die noch frei gegeneinander verschiebbaren Kanten der Elemente der aufliegenden Werkstofflage aufgrund der unterschiedlichen Umfangslängen von Innenrohr und Außenrohr sich entsprechend dem Verformungsfortschritt frei aufeinander zu bewegen, dann diese sich aufeinander zu bewegenden Kanten der Elemente der aufliegenden Werkstofflage nach einem bestimmten Verformungsfortschritt aneinander stoßen, und sodann das Mehrlagenrohr mit Hilfe der Blechumformmaschine zu Ende geformt wird, wobei sich nun während dieser Endformung die Kanten der Elemente der aufliegenden Werkstofflage nun nicht weiter frei aufeinander zu bewegen können, wodurch die jeweilige als Innenrohr fungierende Werkstofflage kraftschlüssig in die jeweilig als Außenrohr fungierende Werkstofflage gepreßt wird.
Bei diesem Verfahren nach dem Stand der Technik wird die Unterbrechung des Rohrformungsprozesses in der Blechumformmaschine— also etwa in der Biegewalze— dadurch vermieden, daß mindestens zwei Elemente, die später die Innenlage bilden, zunächst, d.h. vor dem Rohrformungsprozeß, randseitig mit der später die Außenlage bildenden Werkstofflage verbunden, also in der Regel mit dieser verschweißt, werden. Während des Rohrformungsprozes- ses, also z.B. in der Biegewalze, bewegen sich dann die freien Enden dieser Elemente aufgrund der unterschiedlichen Biegeradien (oder Umfangslängen, was das Gleiche bedeutet) von Innen- und Außenrohr aufeinander zu und stoßen irgendwann aneinander. Da zu diesem Zeitpunkt auch bereits eine Wölbung des Bleches hin zu einem Rohr eingesetzt hat, springen die Kanten der aneinanderstoßenden Lagen nicht voneinander ab, sondern verbleiben aneinanderstoßend, wobei sie jedoch— eine glatt geformte Kante vorausgesetzt - eine, mit zunehmendem Verformungsfortschritt stärker werdende, Kraft auf die Werkstoffinnenlage ausüben, mit der diese gegen die Außenlage gepreßt wird. So ist eine Unterbrechung des Formungsprozesses— etwa zur weiteren Verschweißung der Werkstofflagen— zur Ausbildung einer vollflächigen Werkstoffinnenlage aus dem hierfür vorgesehenen Material im Rohrinneren nicht mehr erforderlich.
Allerdings hat diese Vorgehensweise den Nachteil, daß hier ein nachgelagerter Verarbeitungs- schritt, nämlich zur Verschweißung der dann im Rohrinneren befindlichen Stoßkante erforderlich ist. Auch entsteht nach diesem Verfahren so eine zusätzliche dritte Schweißnaht— nämlich an der Stoßkante - im Rohrinneren, was eine zusätzliche Fehlerquelle darstellt.
Es ist daher— ausgehend von der der WO 2010/145680 AI - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Mehrlagenrohren anzugeben, bei dem eine zusätzliche Schweißnaht im Rohrinneren des Mehrlagenrohres vermieden wird, gleichwohl aber die produktionstechnischen Vorteile des Verfahrens nach der WO 2010/145680 AI erhalten bleiben, also weder eine Unterbrechung des Rohrformungsprozesses zur Werkstofflagenverbindung noch ein nachträgliches Einarbeiten von Werkstofflagenteilen erforderlich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur schnellen Herstellung eines Mehrlagenrohres mit Hilfe einer Blechumforrnmachine gelöst, bei dem das Mehrlagen- rohr zumindest eine erste Werkstofflage und eine zur ersten Werkstofflage benachbarte Werk- stofflage aufweist, wobei die benachbarte Werkstofflage zumindest leicht gebogen wird, , - (wobei hier unter ,gebogen' sowohl eine elastische, wie auch eine plastische Verformung zu verstehen ist) -, die zum Mehrlagenrohr zu kombinierenden Werkstofflagen aufeinandergelegt werden, wobei die erste Werkstofflage als aufliegende Werkstofflage auf der benachbarten Werkstofflage positioniert wird, eine erste Verbindung zwischen der - nach der Rohrformung als Innenrohr fungierenden - aufliegenden Werkstofflage und der - nach der Rohrformung als Außenrohr fungierenden - benachbarten Werkstofflage dadurch geschaffen wird, daß die aufliegende Werkstofflage mit der benachbarten Werkstofflage— vorzugsweise in etwa - entlang einer ersten Kante der aufliegenden Werkstofflage oder— vorzugsweise in etwa - entlang einer Linie parallel hierzu verbunden wird, eine zweite Verbindung zwischen der aufliegenden Werkstofflage und der benachbarten Werkstofflage dadurch geschaffen wird, daß die aufliegende Werkstofflage mit der benachbarten Werkstofflage - vorzugsweise in etwa - entlang einer zweiten Kante der aufliegenden Werkstofflage oder - vorzugsweise in etwa - entlang einer Linie parallel hierzu verbunden wird, und der so gebildete Mehrlagen-Werkstoff mit Hilfe der Blechumformmaschine zum Mehrlagenrohr geformt wird, wobei während dieser Formung ab einem gewissen Verformungsgrad die jeweilige aufliegende und sodann als Innenrohr fungierende Werkstofflage zwischen den beiden Werkstofflagenverbindungen in (Teil-)Kreisumfangsrichtung gestaucht und somit in die jeweilige benachbarte und sodann als Außenrohr fungierende Werkstoffla- ge gepreßt wird.
Hervorzuheben ist, daß die vorgenannten Verfahrens schritte durch die Reihenfolge ihrer Aufzählung im vorstehenden Text keinesfalls die gleiche Reihenfolge bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfordern. Bei der Ausführung des Verfahrens kommt es - abgesehen von technischen Notwendigkeiten bei der Reihenfolge, wie etwa dem zuletzt angeführten Verfahrensschritt der Rohrformung mittels der Blechumformmaschine, der ja der vorherigen Bildung (Herstellung) des Mehrlagen- Werkstoffs bedarf - vielmehr nicht zwingend auf diese Reihenfolge an. So können etwa auch die beiden Werkstofflagenverbindungen (vorzugsweise in etwa) gleichzeitg statt nacheinander geschaffen werden. Auch ist es etwa möglich zuerst eine der Verbindungen zwischen den Werkstofflagen herzustellen und dann erst die Biegung vorzunehmen, um danach dann die zweite Verbindung zwischen den Werkstofflagen zu schaffen. Die Biegung der benachbarten - vorzugsweise unten liegenden - und nach der (Mehrla- gen-)Rohrformung die Außenlage des Mehrlagenrohres bildende Werkstofflage bringt dabei deren Kanten - im Rohrquerschnitt gesehen näher zueinander. Bei dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung wird also die Unterbrechung des Rohrformungsprozesses in der Blechumformmaschine und auch eine zusätzliche Schweißnaht im Rohrinneren vermieden, da hier einerseits weder eine Unterbrechung des Formungsprozesses in der Blechumformmaschine zur Verbindung der Werkstofflagen noch zur Ausbildung einer vollflächigen Werkstoffinnenlage aus dem hierfür vorgesehenen Material im Rohrinneren und auch keine weitere (dritte) Schweißnaht erforderlich ist, da die Werkstoffinnenlage zum einen einteilig ausgeführt werden kann und zum anderen ein Biegen der benachbarten Werkstofflage, also etwa ein ,Vorspannen£ des Werkstoffes erfolgt, was die Verbindung beider Werkstofflagen miteinander schon vor dem (weiteren) Rohrformungsprozeß in der Blechumformmaschine erlaubt. Das Verbinden der Werkstofflagen kann somit vor dem eigentlichen Rohrformungsprozeß in der Blechumform- maschine (Rohrformungsmaschine) geschehen und stört daher diesen Prozeß im weiteren nicht mehr.
Eine etwaige Biegung der benachbarten Werkstofflage entlang (etwa einer oder beider) ihrer Kanten erfolgt nach der vorliegenden Erfindung vorzugsweise bereits auf den Endradius des zu fertigenden Mehrlagenrohres, da dies eine nachträgliche, oftmals mit Fertigungsproblemen, wie etwa Kantenverquetschungen, verbundene Bearbeitung vermeidet. Ein solches Biegen auf den Endradius kann dabei etwa vorzugsweise mit einer Biegepresse für Blechtafeln, wie sie aus der WO 2010/118759 A2 bekannt ist erfolgen.
In einer bevorzugten Aus führungs form des Verfahrens zur schnellen Herstellung eines Mehrlagenrohres mit Hilfe einer Blechumformmachine nach der vorliegenden Erfindung werden einzelne zum Mehrlagenrohr zu kombinierende Werkstofflagen aufeinandergelegt, und es wird dann eine erste Verbindung zwischen der aufliegenden Werkstofflage und der benachbarten Werkstofflage dadurch geschaffen, daß die aufliegende Werkstofflage mit der benachbarten Werkstofflage in etwa entlang der ersten Kante der aufliegenden Werkstofflage oder in etwa entlang einer Linie parallel hierzu verbunden wird, worauf der so gebildete Mehrlagen-Werkstoff - und damit auch die benachbarte Werkstofflage - in dem Bereich, in dem die Werkstofflagen in etwa entlang der Kante oder entlang einer Linie in etwa parallel hierzu durch die erste Verbindung miteinander verbunden sind, zumindest leicht gebogen wird (zum Begriff des Biegens als plastische oder elastische Verformung siehe oben, dort zur benachbarten Werkstofflage), die zweite noch freie Kante der aufliegenden Werkstofflage relativ zur benachbarten Werkstofflage in Richtung einer ebenfalls noch freien Kante der benachbarten Wekstofflage positioniert wird, und sodann die zweite Verbindung zwischen der aufliegenden Werkstofflage und der benachbarten Werkstofflage dadurch geschaffen wird, daß die aufliegende Werkstofflage mit der benachbarten Werkstofflage in etwa entlang der zweiten, bis dahin noch freien Kante der aufliegenden Werkstofflage oder in etwa entlang einer Linie parallel hierzu verbunden wird, und der so gebildete Mehrlagen- Werkstoff mit Hilfe der Blechumformmaschine zum Mehrlagen- rohr geformt wird, wobei während dieser Formung ab einem gewissen Verformungsgrad die jeweilige aufliegende und sodann als Innenrohr fungierende Werkstofflage zwischen den beiden Werkstofflagenverbindungen in ( eil-)Kreisumfangsrichtung gestaucht und somit in die jeweilige benachbarte und sodann als Außenrohr fungierende Werkstofflage gepreßt wird.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform nach dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung wird also wiederum zum einen die Unterbrechung des Rohrformungsprozesses in der Blechumforrnmaschine und auch eine zusätzliche Schweißnaht im Rohrinneren vermieden, da auch hier weder eine Unterbrechung des Formungsprozesses zur Verbindung der Werkstofflagen, noch zur Ausbildung einer vollflächigen Werkstoffinnenlage aus dem hierfür vorgesehenen Material im Rohrinneren und auch keine weitere (dritte) Schweißnaht erforderlich ist, da dies durch das ,Vorspannen£ des Mehrlagenwerkstoffes vermittels des zunächst einseitigen Verbindens der Lagen, das elastische oder plastische Biegen in diesem Bereich, das ,Herüberbewegen', vorzugsweise ,Herüberziehen£ zum anderen Ende hin und schließlich das Fixieren dieser ,Vorspannung£ an diesem anderen Ende durch dortiges abermaliges Verbinden entfällt. Diese vorstehend beschriebene Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herstellung ist deshalb vorteilhaft, da es hier keiner initialen (anfänglichen) - sei es plastischen, sei es elastischen - Verformung der benachbarten Werkstofflage bedarf. Vielmehr wird diese Biegung erst im Laufe der Ausführung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens, nämlich durch das Positionieren, vorzugsweise ,Herüberziehen' der aufliegenden Werkstofflage gleichzeitig mit diesem Schritt des Verfahrens erreicht. Vorzugsweise wird die - im Rohrquerschnitt bettachtete Kreisumfangslänge (Breite) - der jeweilig als Innenrohr fungierenden Werkstofilage Bi zwischen den beiden Verbindungen der Werkstofflagen miteinander so gewählt, daß
Figure imgf000012_0001
mit Bi als der im Rohrquerschnitt bettachteten (Teil-)Kreisumfangslänge (Breite vor Rohrformung) der jeweilig als Innenrohr fungierenden Werkstofflage zwischen den beiden Verbindungen zwischen den Werkstofflagen etwa in mm angegeben,
Lnfa der im Rohrquerschnitt gesehenen Kreisumfangslänge (Breite vor Rohrformung) der jeweilig als Außenrohr fungierenden Werkstofflage etwa in mm angegeben,
SA der Wanddicke der jeweilig als Außenrohr fungierenden Werkstofflage etwa in mm angegeben,
SI als der Wanddicke des jeweilig als Innenrohr fungierenden Werkstofflage etwa in mm angegeben, und dj als dem Abstand der ersten Verbindung entlang der ersten Kante der aufliegenden
Werkstofflage oder entlang einer Linie parallel hierzu von der entsprechenden ersten Kante der benachbarten Werkstofflage zum Zeitpunkt der Schaffung der ersten Verbindung zwischen den Werkstofflagen etwa in mm angegeben, und
C-2 als dem Abstand der zweiten Verbindung entlang der zweiten Kante der aufliegenden Werkstofflage oder entlang einer Linie parallel hierzu von der entsprechenden Kante der benachbarten Werkstofflage zum Zeitpunkt der Schaffung der zweiten Verbindung zwischen den Werkstofflagen etwa in mm angegeben.
Letztere Bedingung ist gleichbedeutend damit, daß die im Rohrquerschnitt bettachtete (Teil-) Kreisumfangslänge der später als Innenrohr fungierenden Werkstofflagen zwischen den beiden Werkstofflagenverbindungen größer ist, als die - ebenfalls im Rohrquerschnitt bettachtete - (Teil-)Kreisumfangslänge einer Innenlage, die sich im Falle zweier (in einem nach dem hier vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren geformten Rohr) spannungsfrei (zwischen den beiden Werkstofflagenverbindungen) ineinander liegender Werkstofflagen ergeben würde. Diese gegenüber den vorstehenden Verhältnissen größere (Teil-)Kreisumfangslänge zwischen den beiden Werkstofflagenverbindungen fuhrt dann zu einer Stauchung der Innenlage in Umfangs- richtung und somit zu einer radialen Verpressung der Innen- in die Außenlage.
Entsprechend den bereits in der WO 2006/066814 AI erwähnten geometrischen Verhältnissen sind— je nach angestrebter Preßkraft— die Größe der Elemente der aufliegenden Werkstofflage (also der späteren Innenlage) und die Lage der Verbindungen zwischen der aufliegenden Werkstofflage (also der Werkstofflage, die später die Innenlage [oder das Innenrohr] bildet) und der benachbarten Werkstofflage (also der Werkstofflage, die später die Außenlage [oder das Außenrohr] bildet) zu wählen Zur Erläuterung der Wirkungsweise hier, insbesondere der Entstehung der Preßkraft, die die jeweilige Werkstoffinnenlage gegen die jeweilige Werkstoffaußenlage preßt, dient nachfolgende Darstellung der geometrischen Verhältnisse:
Hierzu finden— vorzugsweise ausgehend von zwei Lagen, also einer aufliegenden Werkstofflage, die nach der Rohrformung die Innenlage, also das spätere Innenrohr, bildet, und einer benachbarten Werktofflage, die nach der Rohrformung die Außenlage, also das spätere Außenrohr, bildet - neben den bereits eingeführten Größen, auch die folgenden Größen Verwendung: σι als Streckgrenze (welche in der Regel in etwa der Stauchgrenze insbesondere bei gewalzten Metallen - entspricht) der aufliegenden Werkstofflage (Innenlage), also des (späteren) Innenrohres - etwa in N/ mm2,
E als Elastizitätsmodul (E-Modul) der aufliegenden Werkstofflage (Innenlage), also des (späteren) Innenrohres - etwa in N/ mm2 .
Die Länge der neutralen Faser - in kreisförmig gebogenem Zustand - des (späteren) Außenrohres - hier Lnfa genannt— beträgt:
LNFA = (DA - SA) . TE , was der mittleren (im Rohrquerschnitt betrachteten) Kreisumfangslänge - hier des (späteren) Außenrohres— (und damit auch der Breite der jeweilig als Außenrohr fungierenden Werkstofflage) entspricht. Wollte man das Innenrohr ohne jede Stauchung in das Außenrohr einpassen, so würde die Länge seiner neutralen Faser (ohne Stauchung der Innenlage) - hier LnßQg genannt - aufgrund der unterschiedlichen Biegeradien
L nfiOS = (DA - 2 - SA - SI) - 7t , was ebenfalls der mittleren Umfangslänge - hier jedoch des Innenrohres - entspricht, betragen.
Verwendet man somit eine Werkstofflage der Breite -L^QJ als Innenlage und eine Werkstofflage der Breite Lnja als Außenlage, so kann sich die Innenlage während der Rohrformung genau in die Außenlage einpassen, was heißt, daß die jeweiligen Längskanten der Außen-, wie auch der Innenlage mit dem Abschluß des Rohrformungprozesses— einen geometrisch ideal ablaufenden Rohrformungsprozeß, d.h. die ideale Bildung eines Kreises (im Rohrquerschnitt gesehen) einmal vorausgesetzt - zu gleicher Zeit aneinanderstoßen. In diesem Falle würde das Innenrohr nur durch seine während des Formungsprozesses aufgebaute Rückfederkraft gegen die Außenlage gedrückt. Eine Stauchung des Innenrohres, die infolge des dabei im Material aufgebauten Druckes und seiner Wölbung nach außen gegen die jeweilige Außenwerkstofflage hin in eine zusätzliche Preßkraft des Innenrohres gegen das Außenrohr münden würde, würde hingegen nicht stattfinden.
Eine solche möchte das erfindungsgemäße Verfahren jedoch gerade erzeugen. Es stellt sich damit die Frage, welche - im Querschnitt des geformten Rohres gesehen - ( eil-)Kreisumfangslänge (= Breite der aufliegenden Werkstofflage vor der Formung) die Innenlage aufweisen muß, damit es zu einer solchen erwünschten Stauchung der Umfangslänge der Werlötoffinnenlage (Bi) oder, was dasselbe ist, der Breite der aufliegenden Werkstofflage beim Rohrformungsprozeß kommt.
Nach den o.a. Darlegungen beträgt die Länge, über die sich die Kanten der Innenlage gegenüber denen der Außenlage in Umfangsrichtung während der Rohrformung frei verschieben können:
Figure imgf000014_0001
und damit = (DA - SA) ^ - (DA - 2 - SA - SI) ^ was äquivalent zu
= (SA + SI) ^ ist, womit klar wird, daß grundsätzlich immer dann eine Stauchung der jeweilig als Innenrohr fungierenden Werkstofflage eintritt, wenn dieses breiter ist, als die jeweilig als Außenrohr fungierende Werkstofflage abzüglich der Summe der Dicke beider benachbarter Werkstofflagen multipliziert mit der Kreiszahl π, wenn also für die Breite Bi des als Innenrohr fungierenden Werkstofflage gilt
B > L^ - ^SA + SI) .
Wird aber die jeweilig als Innenrohr fungierende Werkstofflage bei der Rohrformung in der Breite - nämlich durch die beiden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geschaffenen Verbindungen zwischen den Werkstofflagen - gestaucht, so wird die jeweilig als Innenrohr fungierende Werkstofflage dadurch auch in die jeweilige äußere (also vom Rohrinnenraum gesehen nach außen benachbarte) Werkstofflage gepreßt. Dabei läßt sich diese Preßkraft bis zur Streckgrenze (respektive Stauchgrenze, die in der Regel - insbesondere bei gewalzten Metallblechen, in etwa gleich der Streckgrenze ist - ) steigern. In Fällen, in denen keine ausgeprägte Streckoder Stauchgrenze vorliegt, kann anstelle dieser auch die sogenannte technische Streckgrenze (auch Dehngrenze als Betrag der Spannung einer plastischen bleibenden Dehnung unter einer bestimmten Krafteinwirkung genannt) oder technische Stauchgrenze genannt, treten. Oberhalb der Zone der sogenannten ,Hook 'sehen Geraden', also etwa im Bereich der plastischen Dehnung (z.B. im Bereich der sogenannten ,Lüderskurve£) hingegen läßt sich diese Kraft nicht mehr wesentlich (zumindest nicht mehr proportional) steigern. Will man also vor diesem Hintergrund über die o.a. Bedingung
B; > L^ - ^SA + SI) , - die grundsätzlich überhaupt eine Stauchung sicherstellt - hinaus eine maximale Stauchung und damit auch eine maximale Preßkraft erreichen, so ist folgendes zu bedenken:
Der Stauchungsgrad der Innenwerkstofflage zum Erreichen der Stauchgrenze - hier ESt genannt - ergibt sich nach dem Hook'schen Gesetz zu:
Figure imgf000016_0001
Demnach gilt für den Fall, daß die maximale Preßkraft der Innenwerkstofflage gegen die ßenwerkstofflage gerade eben erreicht werden soll:
Bi - Bj - B* = Lnfa - 7i - (SA + SI) .
Hinsichtlich der Breite, die sich für die Innenwerkstofflage in diesem Falle ergibt, gilt also:
L„fa - * (SA + SI)
B: =
Lnfa - rc (SA + SI) E wobei für den maximal erreichbaren Stauchungsgrad 0 < — < 1 gilt.
E
Für praktische Zwecke ist zu bedenken, daß - so man die maximale Preßkraft der Innen- gegen die Außenlage möglichst zuverlässig auch tatsächlich, jedenfalls in etwa, erreichen will - es sicherzustellen gilt, daß die Stauchgrenze (~ Streckgrenze) auch tatsächlich erreicht ist. Dies kann man dadurch erzielen, daß man zum maximalen Stauchungsgrad, wie er sich aufgrund der Materialkonstanten (σι, E) ergibt, noch einen gewissen - durchaus großzügig zu bemessenden - Zuschlag - vorzugsweise von bis zu 800 % des maximalen Stauchungsgrades, besonders bevorzugterweise von bis zu 600 % oder aber auch von bis zu 300 % oder von bis zu 200 % oder auch bis zu 100 % des maximalen Stauchungsgrades - gibt.
Vorzugsweise kann daher bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Mehrlagenrohren für die Breite des als Innenrohr fungierenden Werkstofflagenbandes im Hinblick auf die Erzielung einer möglichst hohen Preßkraft der Innen- gegen die Außenlage für praktische Zwecke gefordert werden, daß gilt:
Lnfa - 7i (SA + SI)
B . "fa " — mit O < < 1 .
E
Wenn die Breite der Innenlage also größer als der rechts der Gleichung stehende Term gewählt wird, wird ein möglicher Stauchungszuschlag (siehe oben) berücksichtigt, der die Fertigungsun- genauigkeiten— etwa in Lage und/oder Führung der Werkstofflagenbänder zueinander— so zu kompensieren vermag, daß die angestrebte maximale Preßkraft des Innenrohres gegen das Außenrohr— jedenfalls in etwa— sicher erreicht wird.
Durch den Stauchungszuschlag werden auch eine elastische Aufweitung des Außenrohres aufgrund der radial wirkenden Preßkraft des Innenrohres auf das Außenrohr und Einflüsse auf das Verfahren durch eine nach der Rohrformung etwaig nicht exakt blechdickenmittige Lage der neutralen Faser der jeweiligen Werkstofflage aufgefangen.
Vorstehende Ausführungen gehen jedoch davon aus, daß die Stauchung der Innenlage durch die beiden Verbindungen zwischen den Werkstofflagen geschaffen wird, wobei die - im (späteren) Rohrquerschnitt gesehen - jeweiligen beiden einander entsprechenden Kanten der benachbarten Werkstofflagen zum Zeitpunkt der Schaffung der ersten und der zweiten Verbindung zwischen den Werkstofflagen jeweils - vorzugsweise in etwa - bündig aneinanderliegen und die jeweilige Verbindung auch - vorzugsweise in etwa - entlang der jeweiligen Kante - vorzugsweise durch eine Schweißnaht entlang der Kante - erfolgt. Wird jedoch zum Beispiel die zweite zunächst noch freie Kante der aufliegenden Werkstofflage (Innenlage) nicht soweit in Richtung der noch freien Kante der benachbarten Werkstofflage (Außenlage) gezogen, daß diese bündig aneinander liegen, bevor - entsprechend dieser Ausführung der vorliegenden Erfindung - die zweite Verbindung geschaffen wird, so ist auch der sich hieraus ergebende Abstand 6. ^wi- sehen der zweiten - entlang der oder parallel zur noch freien (zweiten) Kante der aufliegenden Werkstofflage verlaufenden - Werkstofflagenverbindung und der entsprechenden (zweiten) Kante der benachbarten Werkstofflage zu berücksichtigen. Gleiches gilt entsprechend für den
Abstand dj der - entlang der oder parallel zur anderen (ersten) Kante der aufliegenden Werkstofflage verlaufenden - ersten Werkstofflagenverbindung von der entsprechenden (ersten) Kante der benachbarten Werkstofflage. Berücksichtigt man dies jedoch, so ergibt sich
L,, = (SA + Sl)- 7t -(d1 + d2)
und damit:
B; > Ι^ - π (8Α + 8ΐ)- (ά1 + ά2), als Bedingung für eine Stauchung. Will man eine maximale Stauchung erreichen, so ergibt sich für Bj dementsprechend:
Lnf a - 7i (SA + SI) - (d. + d2 ) . ft σ,
B . > — ^ i '— ^— , mit 0 < — < 1 .
E
Vorzugsweise ist das Verfahren zur Herstellung eines Mehrlagenrohres nach der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verbindung zwischen den Werkstofflagen dadurch geschaffen wird, daß diese - vorzugsweise in etwa - entlang einer der Längs- oder Querkanten der aufliegenden Werkstofflage oder - vorzugsweise in etwa - entlang einer Linie parallel hierzu aber auch entlang der oder parallel zur zukünftigen Rohrlängsnaht erfolgt. Die aufgelegte(n) Werkstofflage(n) kann oder können somit mit ihrer Längskante parallel zur Längskante der benachbarten (etwa unterliegenden) Werkstofflage liegen, muß oder müssen dies aber nicht. So ist es auch möglich, daß sie mit ihrer Längskante quer hierzu zu liegen kommt oder kommen. Die Verbindung mit der benachbarten (etwa unten liegenden) Werkstofflage erfolgt aber vorzugsweise entlang der oder parallel zu der zukünftigen Rohrlängsnaht.
In diesem Zusammenhang sei angemerkt, daß dann, wenn in diesem Text hier von einer Verbindung entlang einer Kante oder entlang einer (vorzugsweise nur gedachten) Linie die Rede ist, damit jede Art von Verbindung entlang der Kante oder Linie gemeint ist, gleich, ob diese Verbindung entlang der gesamten Kante oder Linie oder nur abschnittsweise entlang der Kante oder Linie oder auch nur in einzelnen Punkten (wie etwa Punktschweißungen), etwa in zwei Punkten - vorzugsweise an den Endpunkten der Kante oder Linie - oder gar nur in einem einzelnen Punkt an der Kante oder auf der Linie besteht. Auch kann die als Innenrohr fungierende Werkstofflage beim fertigen Mehrlagenrohr im Querschnitt einen Teilkreis bilden, was man dadurch erreichen kann, daß die Elemente der aufliegenden Werkstofflage, die später die Rohririnenlage bilden, nur einen Teil der Fläche der Werkstofflage abdecken, die später die Außenlage bildet.
Vorzugsweise formt dabei die als Innenrohr fungierende und beim fertigen Mehrlagenrohr im Querschnitt einen Teilkreis bildende Werkstofflage eine Rinne am Fuß des Mehrlagenrohres.
Nach Fertigstellung des Schlitzrohres, also nach Abschluß des - vorzugsweise wesentlichen - Rohrformungsprozesses, etwa in der Biegewalze, kann dann vorzugsweise bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur schnellen Herstellung eines Mehrlagenrohres das Mehrlagenrohr durch eine Schweißung des Außenrohres entlang der Rohrnaht geschlossen werden. Auch erfolgt hierzu vorzugsweise eine Auftragsschweißung des Innenrohres entlang der Rohrnaht. Vorzugsweise wird so der Mehrlagenrohrkörper fertiggestellt.
Ferner können die Werkstofflagen an den Stirnseiten des Rohres verbunden werden, etwa um dort das Eindringen von Feuchtigkeit zwischen die metallurgisch ja nicht vollflächig verbundenen Werkstofflagen zu verhindern.
Einen bevorzugten Anwendungsfall des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung stellt die Herstellung von Doppellagenrohren dar, gleichwohl beschränkt sich die Erfindung nicht hierauf, auch drei-, vier- und noch mehrlagigere erfindungsgemäße Rohre sind hiermit grundsätzlich herstellbar.
In einer weiteren besonders bevorzugten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung finden Bleche, vorzugsweise Metallbleche und besonders bevorzugterweise Stahlbleche, als Werkstofflage oder Elemente der Werkstofflage Verwendung.
Auch erfolgt in dem Verfahren zur Herstellung eines Mehrlagenrohres nach der hier vorliegenden Erfindung vorzugsweise zumindest eine der Verbindungen der Werkstofflagen als Schweißung, was sich vor allem für die zuvor erwähnten Metallbleche, vorzugsweise Stahlbleche eignet.
Als Blechumformmaschine ist etwa eine Biegewalze, also z.B. eine Dreiwalzen- Rundbiegemaschine, aber auch eine Pressen-/Gesenkanordnung, wie sie etwa im Rahmen des aus dem Stand der Technik bekannten UOE(U-Formen, O-Formen, Expandieren)- Rohrformungsverfahrens (siehe zum UOE- Verfahren beispielsweise: Hiersig, Heinz M., Lexikon Maschinenbau, Heidelberg 1997, S. 704 f. zum Stichwort , ingsnaht-Großrohrherstellun£c) oder auch des sogenannten JCO-Rohrverformungsverfahrens verwendet wird, geeignet. Es ist jedoch zu berücksichtigen, daß nach dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung - je nach Werkstoffkombination - gegebenenfalls auf den letzten Schritt des Expandierens verzichtet werden muß, wenn hierdurch aufgrund des Streckgrenzenverhältnisses der Werkstoffe von jeweiliger Innen- zur Außenlage die Verpressung der Werkstofflagen gegeneinander wiederum zu sehr verschlechtert würde.
Beim JCO-Verfahren wird das Rohr dadurch geformt, daß das Blech in einer Presse vermittels eines Schwertes zunächst in die Form eines liegenden J' und dann in die eines liegenden ,C gebracht wird. Hiernach wird es dann - wie im Falle des UOE- Verfahrens auch - in die ,Ο'- Form gebogen.
Im folgenden werden nicht einschränkend zu verstehende Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung besprochen. In dieser zeigen:
Fig. 1 - 6 eine perspektivisch skizzierte Ansicht einzelner Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur schnellen Herstellung eines Mehrlagenrohres mit Hilfe einer Blechum- formmachine, wobei diese einzelnen Schritte nicht notwendigerweise alle denselben Formungsprozeß derselben Werkstofflagen wiedergeben, sondern vielmehr in schema- tischer Weise charakteristische Schritte oder Stationen des Formungsprozesses zeigen und die einzelnen Werkstofflagen von Schritt zu Schritt bzw. von Station zu Station durchaus andere sein können, als sie in den vorangehenden oder folgenden Schritten oder Stationen zu sehen sind, um so verschiedene Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand einer Serie von Darstellungen in den Fig. 1 bis 6 zeigen zu können,
Fig. 7 einen perspektivischen Querschnitt durch ein fertiggestelltes Mehrlagenrohr mit Innenlage (etwa auch Innenrohr, Innenrohrleitung, Innenblech etc. genannt) und Außenlage (etwa auch Außenrohr, Außenrohrleitung, Grundblech etc. genannt),
Fig. 8 einen perspektivischen Querschnitt durch ein Mehrlagenrohr nach Fig. 7 mit Innenlage und Außenlage in Detailansicht im Bereich der (Schweiß-) Verbindungen in der Nähe des Rohrlängsnahtschweißung, Fig. 9 eine Situation bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, wenn die Blechformung vermittels einer UO(E)-Pressen-/ Gesenkanordnung ausgeführt wird,
Fig. 10 sodann den Formungsschritt der ein ,U' formt,
Fig. 11 sodann den Formungsschritt, der ein ,Ο', also ein Schlitzrohr ausformt, und
Fig. 12 ein exemplarisches Spannungs-Dehnungsdiagramm zur Erläuterung, wie die angestrebte maximale Preßkraft durch Stauchung der Innenlage dem Umfang nach erreicht wird.
Fig. 1 zeigt einen ersten und zweiten Schritt einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur schnellen Herstellung eines Mehrlagenrohres mit Hilfe einer Blechumformmac- hine in perspektivischer Ansicht (die Blechumformmaschine ist hier nicht zu sehen).
In einem ersten Schritt werden einzelne zum Mehrlagenrohr zu kombinierende Werkstofflagen, nämlich eine aufliegende Werkstofflage 1 und eine benachbarte Werkstofflage 2 aufeinandergelegt.
In einem zweiten Schritt wird dann eine erste Verbindung 3a - vorzugsweise eine Schweißverbindung - zwischen der aufliegenden Werkstofflage 1 und der benachbarten Werkstofflage 2 dadurch geschaffen, daß die aufliegende Werkstofflage 1 mit der benachbarten Werkstofflage 2 - vorzugsweise in etwa - endang einer ersten Kante 4a der aufliegenden Werkstofflage 1 verbunden- vorzugsweise verschweißt - wird. Die der ersten Kante 4a der aufliegenden Werkstofflage 1 entsprechende (erste) Kante 6a der benachbarten Werkstofflage 2 liegt hier von der ersten Verbindung 3a der beiden zu sehenden Werkstofflagen 1, 2 um den Abstand dj - im Hinblick auf die aufliegende Werkstofflage 1 und deren erste Kante 4a - nach außen hin versetzt. Die erste Verbindung 3a der Werkstofflagen 1, 2 liegt somit auch von der der ersten Kante 4a der aufliegenden Werkstofflage 1 entsprechenden (ersten) Kante 6a der benachbarten Werkstofflage 2 um den Abstand dj - im Hinblick auf die benachbarte (hier unten liegende) Werkstofflage 2 und deren erste Kante 6a - nach innen hin versetzt.
Fig. 2 zeigt sodann einen dritten Schritt des Verfahrens entsprechend den Fig. 1 bis 6, wo der durch die vorhergehenden Schritte gebildete Mehrlagen-Werkstoff in dem Bereich, in dem die Werkstofflagen 1, 2 endang der Kante 4a durch die erste Verbindung 3a miteinander verbun- den sind, angebogen wird, was etwa vermittels einer Biegewalze, z.B. einer Dreiwalzen- Biegemaschine oder auch mittels einer Presse, etwa einer Abkantpresse, aber auch vermittels jeder anderen hierzu geeigneten Maschine oder jedes anderen hierzu geeigneten Werkzeugs (gegebenenfalls auch manuell) geschehen kann. Hier hegen die erste Kante 4a der aufliegenden Werkstofflage 1 und die entsprechende Kante 6a der benachbarten Werkstofflage 1 bündig aneinander. Der in Fig. 1 erwähnte Abstand zwischen der ersten Verbindung 3a der Werkstofflagen 1 und 2 und der Kante 6a der benachbarten Werkstofflage 2, die hier entlang der beiden aneinander bündig Hegenden Kanten 4a und 6a verläuft, beträgt bei den hier zu sehenden Werkstofflagen 1, 2 rnithin also Null.
Fig. 3 zeigt sodann einen vierten Schritt des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung entsprechend den Fig. 1 bis 6, wobei hier die noch freie Kante 4b der aufliegenden Werkstofflage 1 relativ zur benachbarten Werkstofflage 2 in Richtung 10 deren ebenfalls noch freier (zweiter) Kante 6b bewegt wird. Dies geschieht vorzugsweise so, daß diese Kante 4b etwa vermittels einer Greifvorrichtung (hier nicht zu sehen) erfaßt wird, z.B. durch eine Zange, die die aufliegende Werkstofflage 1 mittels einer oder mehrerer Klemmbacken (hier nicht zu sehen) greift und dann - etwa vermittels der Greifvorrichtung - in Richtung 10 der ja ebenfalls noch freien (zweiten) Kante 6b der benachbarten Werkstofflage 2 gezogen wird. Dies kann aber auch vermittels jeder anderen hierzu geeigneten Maschine und/ oder eines hierzu geeigneten Werkzeugs (gegebenenfalls z.B. aber auch manuell) geschehen. Grundsätzlich ist es auch möglich, die solchermaßen erfindungsgemäß vorgesehene Bewegung der Werkstofflagen 1, 2 und ihrer jeweiligen noch freien (zweiten) Kanten 4b, 6b zueinander auch dadurch zu erreichen, daß die zur aufliegenden Werkstofflage 1 - vorzugsweise unterhalb - benachbarte Werkstofflage 2, in Richtung der (zweiten) Kante 4b der aufliegenden Werkstofflage 1 verschoben wird. Ebenso können auch beide Kanten 4b, 6b gegeneinander bewegt werden. Entscheidend ist es dabei, daß es zu einer Relativbewegung der noch freien (zweiten) Kante 4b der aufliegenden Werkstofflage 1 zur noch freien (zweiten) Kante 6b der benachbarten Werkstofflage 2 kommt, die den Abstand dieser beiden noch freien (jeweiligen zweiten) Kanten 4b, 6b zueinander - vorzugsweise bis auf einen Abstand von Null, rmthin also keinen verbleibenden Abstand mehr - vermindert. Sodann kann eine zweite Verbindung 3b zwischen den Werkstofflagen 1, 2 erfolgen, die hier entlang der (zweiten) noch freien Kante 4b der aufliegenden Werkstofflage 1 - vorzugsweise als
Schweißverbindung, - etwa als Schweißnaht - verläuft. Der Abstand d2 zwischen dieser (zweiten) Verbindung 3b der Werkstofflagen miteinander zur (zweiten) Kante 6b der benachbarten (hier unten liegen) Werkstofflage ist hier ebenfalls kenntlich gemacht. Die der zweiten Kante 4b der aufliegenden Werkstofflage 1 entsprechende (zweite) Kante 6b der benachbarten Werkstofflage 2 liegt hier von der zweiten Verbindung 3b der beiden zu sehenden Werkstofflagen 1,
2 um den Abstand cLj - im Hinblick auf die aufliegende Werkstofflage 1 und deren zweite Kante 4b - nach außen hin versetzt. Die zweite Verbindung 3b der Werkstofflagen 1, 2 liegt somit auch von der der zweiten Kante 4b der aufliegenden Werkstofflage 1 entsprechenden (zweiten)
Kante 6b der benachbarten Werkstofflage 2 um den Abstand C-2 - im Hinblick auf die benachbarte (hier unten liegende) Werkstofflage 2 und deren zweite Kante 6b - nach innen hin versetzt.
Fig. 4 zeigt zum ersten einen fünften Schritt des Verfahrens entsprechend den Fig. 1 bis 6, in dem zwei Werkstofflagen 1, 2 zu sehen sind, nachdem die zuvor noch freie Kante 4b der aufliegenden Werkstofflage 1 relativ zur benachbarten Werkstofflage 2 in Richtung 10 deren ebenfalls zuvor noch freier Kante 6b bewegt - vorzugsweise gezogen - wurde und in der, aus dieser Bewegung schließlich resultierenden Position der Werkstofflagen 1, 2 zueinander eine zweite Verbindung 3b - vorzugsweise eine Schweißverbindung, etwa eine Schweißnaht - zwischen der aufliegenden Werkstofflage 1 und der benachbarten Werkstofflage 2 geschaffen wurde. Eine erste Verbindung 3a war bereits zuvor entlang der ersten Kante 4a der aufliegenden Werkstofflage 1 geschaffen worden. In der Ausführungsform, die hier zu sehen ist, liegen zudem die jeweilig entsprechenden Kanten 4a, 6a einerseits und 4b und 6b andererseits beider Werkstofflagen 1 und 2 (in etwa) bündig aneinander, nämlich jeweils an der Linie, entlang derer jeweils auch die beiden Werkstofflagenverbindungen 3a einerseits und 3b andererseits geschaffen wurden. Nach der Ausführungsform, wie sie hier zu sehen ist, hat dabei das Bewegen der zuvor noch freien Kante 4b der aufliegenden Werkstofflage 1 in Richtung 10 der ebenfalls zuvor noch freien Kante 6b der - hier unten liegenden - benachbarten Werkstofflage 2 und die anschließende zweite Verbindung 3b der beiden Werkstofflagen 1, 2 entlang der zuvor noch freien Kante 4b der aufliegenden Werkstofflage 1 bereits eine Wölbung des gesamten zukünftigen Rohrkörpers hervorgerufen.
Zum anderen zeigt Fig. 4 aber auch den ersten Schritt einer anderen Ausführungsform des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung, wo nämlich zunächst die benachbarte Werkstofflage 2 gebogen wurde, etwa vermittels Biegepresse für Blechtafeln, wie sie aus der WO 2010/118759 A2 bekannt ist und die es ermöglicht, im Bereich der Kanten 6a und 6b der benachbarten Werkstofflage 2 bereits den Endradius des zu fertigenden Mehrlagenrohres zu erreichen. Die Biegung der benachbarten Werkstofflage 2 kann aber etwa auch dadurch erreicht werden, daß diese Lage 2 in ein entsprechend geformtes Gesenk gepreßt oder auch nur gelegt wird, wo es aufgrund der Pressung oder durch sein Eigengewicht eine Biegung erfährt.
Die zum Mehrlagenrohr zu kombinierenden Werkstofflagen 1, 2 wurden sodann aufeinandergelegt, wobei die erste Werkstofflage 1 als aufliegende Werkstofflage 1 auf der benachbarten Werkstofflage 2 positioniert wurde.
Auch wurde eine erste Verbindung 3a zwischen der aufliegenden Werkstofflage 1 und der benachbarten Werkstofflage 2 dadurch geschaffen, daß die aufliegende Werkstofflage 1 mit der benachbarten Werkstofflage 2 in etwa entlang einer ersten Kante 4a der aufliegenden Werkstofflage 1 verbunden wurde. Eine zweite Verbindung 3b zwischen der aufliegenden Werkstofflage 1 und der benachbarten Werkstofflage 2 wurde ebenfalls geschaffen und zwar in etwa entlang einer zweiten Kante 4b der aufliegenden Werkstofflage 1, wobei diese Verbindungen sowohl nacheinander, aber auch - vorzugsweise in etwa - gleichzeitig erstellt werden können. Eine (in etwa) gleichzeitige Schaffung beider Verbindungen ist etwa dann möglich, wenn die aufliegende Werkstofflage 1 sogleich - etwa vermittels einer geeigneten Fördereinrichtung - in richtiger Position auf der benachbarten - dann bereits gebogenen - Werkstofflage 2 positioniert wird.
Der so gebildete Mehrlagen- Werkstoff 1, 2 kann sodann mit Hilfe der Blechumformmaschine (hier nicht zu sehen) zum Mehrlagenrohr 5 geformt werden, wobei während dieser Formung ab einem gewissen Verformungsgrad die jeweilige aufliegende und sodann als Innenrohr fungierende Werkstofflage 1 zwischen den beiden Werkstofflagenverbindungen 3a, 3b in - im Querschnitt des (späteren) (Mehrlagen-)Rohres gesehen - (Teil-)Kreisumfangsrichtung gestaucht und somit in die benachbarte und sodann als Außenrohr fungierende Werkstofflage 2 gepreßt wird.
Die Fig. 5 und 6 zeigen schließlich den letzten Schritt einer bevorzugten Aus führungs form des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung entsprechend den Fig. 1 bis 6, wo der durch vorhergehende Schritte gebildete Mehrlagen- Werkstoff mit Hilfe der Blechumfortnmaschine (hier nicht zu sehen) zum Rohr 5 (genauer zum Schlitzrohr), nämlich zum Mehrlagenrohr (genauer Mehrlagenschlitzrohr) geformt wird, wobei die während dieser Formung die Werkstoffla- gen 1, 2 - bedingt durch die zuvor erfolgten Verbindungen 3a, 3b miteinander - (vorzugsweise ab einem bestimmten Verformungsfortschritt) zwischen den beiden Verbindungen 3a und 3b in - im Querschnitt des (späteren) (Mehrlagen-)Rohres gesehen - (Teil-)Kreisumfangsrichtung gestaucht werden, wodurch die jeweilige als Innenrohr fungierende Werkstofflage 1 - vorzugsweise kraftschlüssig - in die jeweilig als Außenrohr fungierende Werkstofflage 2 gepreßt wird.
Fig. 7 zeigt sodann einen perspektivischen Querschnitt durch ein fertiggestelltes Mehrlagenrohr 5 mit Innenlage (etwa auch innen liegende Werkstofflage, Werkstoffinnenlage, Innenrohr, Innenrohrleitung, Innenblech oder dergleichen genannt) 1 und Außenlage (etwa auch außen liegende Werkstofflage, Werkstoffaußenlage, Außenrohr, Außenrohrleitung, Grundblech oder dergleichen genannt) 2, wobei das Mehrlagenrohr 5 vorzugsweise durch eine Schweißung 7 des Außenrohres 2 entlang einer Rorhrnaht 8 geschlossen wurde. Vorzugsweise kann zum Schließen des Rohres auch eine Auftragsschweißung 9 des Innenrohres 1 erfolgen, was hier zu sehen ist. Eine solche Auftragsschweißung 9 ist jedoch nicht zwingend. Die erste (Schweiß-) Verbindung 3a und die zweite (Schweiß-) Verbindung 3b zwischen der aufliegenden Werkstofflage 1 und der benachbarten Werkstofflage 2 sind ebenfalls dargestellt.
Fig. 8 zeigt einen perspektivischen Querschnitt durch ein Mehrlagenrohr nach Fig. 7 mit Innenlage 1 und Außenlage 2 in Detailansicht im Bereich der (Schweiß-) Verbindungen (etwa Schweißnähte) 3a, 3b und der Schweißungen (etwa Schweißnähte oder Auftragsschweißungen) 7 und 9.
Fig. 9 zeigt eine Situation des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn die Blechformung etwa vermittels einer UO(E)-Pressen-/ Gesenkanordnung ausgeführt wird. Die später außen liegende Werkstofflage 2 Hegt hier unten und die spätere Innenlage 1 oben. Die obere Lage 1 wurde mit ihrer - nach Schweißung der ersten Verbindung 3a mit der benachbarten Lage 2 - noch freien Kante 4b in Richtung 10 der ebenfalls noch freien Kante 6b der benachbarten (hier unten liegenden) Werkstofflage 2 gezogen bis der Abstand beider Kanten 4b und 6b Null ward (die Kanten 4b und 6b also unmittelbar aneinanderstießen) und in dieser Position der Kanten 4b und 6b zueinander mit der benachbarten - hier unten liegenden - Werkstofflage 2 entlang der Kante 4b randseitig verschweißt, wodurch eine zweite Verbindung 3b zwischen den Werkstofflagen 1, 2 entstanden ist. Das Herüberziehen der zunächst noch freien Kante 4b der aufliegenden Werkstofflage 1 in Richtung 10 der zunächst ebenfalls noch freien Kante 6b der benachbar- ten (hier unten liegenden) Werkstofflage 2 hat dabei hier zugleich auch ein Biegen (sei es ein plastisches Biegen, sei es ein elastisches Biegen) am anderen Ende der Werkstofflagen 1, 2, nämlich im Bereich der ersten Verbindung 3a hervorgerufen, was noch einmal zeigt, daß das Biegen nicht unbedingt als erster Verfahrens schritt ausgeführt werden muß.
Fig. 10 zeigt sodann den Formungsschritt der ein ,U' formt und zwar vermittels einer Presse (hier nicht dargestellt), die einen entsprechend ausgeformten Stempel 11 nach unten treibt, wo die Werkstofflagen 1 und 2 hierdurch gemeinsam in ein Gesenk (hier nicht ebenfalls nicht zu sehen) getrieben werden. Hierbei wird die als Innenrohr fungierende Werkstofflage 1 - vorzugsweise ab einem bestimmten Verformungsfortschritt - (bei entsprechender Breite der Innenlage 1) zwischen den beiden Verbindungen 3a, 3b der Werkstofflagen 1, 2 gestaucht und (kraftschlüssig) in die als Außenrohr fungierende Werkstofflage 2 gepreßt.
Fig. 11 zeigt sodann den Formungsschritt, der ein ,Ο', also ein Schlitzrohr ausformt und zwar vermittels einer Presse (hier nicht dargestellt), die zwei als Halbrund ausgeformte Stempel 12, 13 gegen den zu formenden Rohrkörper treibt, wo die Werkstofflagen 1 und 2 hierdurch wiederum gemeinsam zu einem - im Querschnitt gesehen - Rund geformt werden. Auch hierbei wird die innen liegende Werkstofflage 1 bei entsprechender Breite zwischen den beiden Werkstofflagenverbindungen 3a und 3b gestaucht und dort in die Außenlage 2 gepreßt. Infolge der Wölbung, die sich im übrigen auch bei anderen Blechumformmaschinen zur Rohrformung oder Rohrformungswerkzeugen oder Rohrformungsmethoden, wie etwa bei der Rohrformung mittels einer BiegewaLze, etwa einer Dreiwalzen-Biegemaschine ergibt, springt die Innenlage 1 nicht von der Außenlage 2 ab, sondern legt sich an die Außenlage 2 an.
Es sei angemerkt, daß das erfindungsgemäße Verfahren in ähnlicher Weise vermittels einer Pressen-/Gesenkanordnung, die für das sogenannte JCO'-Verfahren ausgelegt ist, durchgeführt werden kann. Hier wird dann entsprechend dem JCO-Verfahren vorgegangen, dies aber so modifiziert, daß wiederum zwei Werkstofflagen 1 und 2, wie beim erfindungsgemäß modifizierten UO(E)-Verfahren gebildet werden. Auch hier wird die aufliegende Werkstofflage 1 mit der die spätere Außenlage bildenden Werkstofflage 2 zumindest durch zwei Verbindungen 3a, 3b konnektiert und sodann ein Schlitzrohr nach dem JCO-Verfahren geformt. Auch hierbei tritt der gewünschte erfindungsgemäße Effekt ein, bei dem (vorzugsweise ab einem bestimmten Verformungsfortschritt) eine Stauchung der Innenlage 1 - bei entsprechender Breite - zwischen den beiden Werkstofflagenverbindungen 3a und 3b eintritt und so die Innenlage 1 in die Außenlage 2 gepreßt wird.
In allen Fällen, also insbesondere beim erfindungsgemäß modifizierten UO(E)-Verfahren, wie auch bei dem erfindungsgemäß modifizierten JCO -Verfahren können die Verbindungen 3a und 3b der beiden Werkstofflagen 1 und 2 mittels einer Schweißung - etwa einer Schweißnaht - hergestellt werden.
Fig. 12 zeigt ein exemplarisches Spannungs-Dehnungsdiagramm zur Erläuterung, wie die angestrebte maximale Preßkraft durch Stauchung der Innenlage dem Umfang nach erreicht wird.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, das Innenlagenmaterial des Mehrlagenrohres so weit zu stauchen, daß man in den Bereich S des hier zu sehenden Spannungs-Dehnungsdiagramms gelangt, um so die durch die Stauchung maximal mögliche Verpressung der Innen- in die Außenlage zu erreichen, was einen möglichst festen Sitz des Innenrohres im Außenrohr gewährleisten soll.
Wird die jeweilig als Innenrohr fungierende Werks tofflage bei der Rohr formung in der Breite - etwa durch die erste und zweite Verbindung der beiden Werkstofflagen miteinander bei entsprechend ausreichender Breite Bj der Innenlage - gestaucht, so wird die jeweilig als Innenrohr fungierende Werkstofflage dadurch auch in die jeweilige äußere (also vom Rohrinnenraum gesehen nach außen benachbarte) Werkstofflage gepreßt. Dabei läßt sich diese Preßkraft bis zur Streckgrenze σι (respektive Stauchgrenze, die in der Regel - insbesondere bei gewalzten Metallblechen, in etwa gleich der Streckgrenze ist - ) steigern. In Fällen, in denen keine ausgeprägte Streck- oder Stauchgrenze vorliegt, kann anstelle dieser auch die sogenannte technische Streckgrenze (auch Dehngrenze als Betrag der Spannung einer plastischen bleibenden Dehnung unter einer bestimmten Krafteinwirkung genannt) oder technische Stauchgrenze genannt treten. Oberhalb der Zone der sogenannten ,Hook'schen Geraden' - hier in der Figur der Bereich H -, also etwa im Bereich der plastischen Dehnung (z.B. im Bereich der sogenannten ,Lüderskurve<) — hier also der Bereich S - hingegen läßt sich diese Kraft nicht mehr wesentlich (zumindest nicht mehr proportional) steigern.
Die Bedingung
B; > - π (SA + SI) , bzw. die Bedingung
B; > Lnfa - 7u (SA + Sl)- (d1 + d2) , wenn man die Verpressung zwischen den beiden Werkstofflagenverbindungen berücksichtigt, die im Abstand von dj bzw. d2 zu den jeweiligen Kanten der benachbarten Werkstofflage vorzugsweise nach innen (d.h. zur Mitte der benachbarten Werkstofflage) hin liegen (Erfolgt die Verbindung endang der jeweiligen Kante der aufliegenden Werkstofflage und kommen diese hierzu auch noch jeweils bündig zu ihrer entsprechenden Kante der benachbarten Werkstofflage zu liegen, so wird der Term dj + d2 = 0!), stellt zunächst überhaupt eine Stauchung sicher.
Will man darüber hinaus eine maximale Stauchung und damit auch eine maximale Preßkraft (infolge dieser Stauchung) erreichen, so ist folgendes zu bedenken:
Der Stauchungsgrad der Innenwerkstofflage zum Erreichen der Stauchgrenze - hier est - ergibt sich nach dem Hook'schen Gesetz zu:
wobei E die Steigung der sogenannten Hook'schen Geraden im Bereich H ist, wenn es eine solche (ausgeprägte Hook'sche Gerade) für das Material gibt. Demnach gilt für den Fall, daß die maximale Preßkraft der Innenwerkstofflage gegen die Außenwerkstofflage gerade eben erreicht werden soll:
Bs - Bj . es, = Lnfa - 7U (SA + SI)
Hinsichtlich der Breite, die sich für das Band der Innenwerkstofflage in diesem Falle ergibt, gilt also:
L„fa - * (SA + SI)
Lnfa - 7i (SA + SI) wobei für den maximal erreichbaren Stauchungsgrad 0 < — < lgilt.
Für praktische Zwecke ist zu bedenken, daß— so man die maximale Preßkraft der Innen- gegen die Außenlage möglichst zuverlässig auch tatsächlich, jedenfalls in etwa, erreichen will— es sicherzustellen gilt, daß die Stauchgrenze σι (~ Streckgrenze) auch tatsächlich erreicht ist. Dies kann man dadurch erzielen, daß man zum maximalen Stauchungsgrad, wie er sich aufgrund der Materialkonstanten σι und E ergibt, noch einen gewissen Zuschlag - vorzugsweise von bis zu 800 % des maximalen Stauchungsgrades, besonders bevorzugterweise aber von bis zu 600 % oder aber bis zu 300 % oder bis zu 200 % oder bis zu 100 % des maximalen Stauchungsgrades sst - gibt.
Vorzugsweise kann daher bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Mehrla- genrohren für die Breite des als Innenrohr fungierenden Werkstofflagenbandes im Hinblick auf die Erzielung einer möglichst hohen Preßkraft der Innen- gegen die Außenlage für praktische Zwecke gefordert werden, daß gilt:
LNF - JI (SA + SI) σ.
B . > — i mit 0 < — !- < 1 .
! _ ^L E
E
Dadurch, daß die Breite der Innenlage also größer als der rechts der Gleichung stehende Term gewählt wird, wird ein Stauchungszuschlag berücksichtigt, der die Fertigungsungenauigkeiten
- etwa in Lage und/ oder Führung der Werkstofflagenbänder zueinander - so zu kompensieren vermag, daß die angestrebte maximale Preßkraft des Innenrohres gegen das Außenrohr
- jedenfalls in etwa - sicher erreicht wird. Auf diese Weise erreicht man für das Material der Innenlage somit sicher den Bereich S, wo die angestrebte maximale Preßkraft des Innenrohres gegen das Außenrohr sicher gewährleistet ist, da von hier aus gesehen - in etwa - immer die maximale Rückfederkraft des Innenrohres wirkt. Stauchungszuschläge von 100 %, 200 % und 300 % sind zur Veranschaulichung mit in das Diagramm eingetragen. Ebenso ist der Rückfederweg R von 300 % Stauchungszuschlag ausgehend exemplarisch mit in das Diagramm eingetragen. Hieraus geht hervor, daß sich die aus der Stauchung der Innenlage herrührende Preßkraft im Bereich S nicht mehr, jedenfalls nicht mehr wesentlich, steigert.
Berücksichtigt man wiederum die Verpressung der Werkstofflagen gegeneinander im Bereich zwischen den beiden Werkstofflagenverbindungen, die im Abstand von d-j bzw. d2 zu den je- weiligen Kanten der benachbarten Werkstofflage vorzugsweise nach innen (d.h. zur Mitte der benachbarten Werkstofflage) hin liegen, so ergibt sich für Bj als Breite der Innenlage zwischen den beiden Werkstofflagenverbindungen:
B . > —sS i '— ^ mit 0 < — < 1 .
E
so man eine maximale Preßkraft der Innen- gegen die Außenlage im Bereich zwischen den beiden Werkstofflagenverbindungen erreichen will. Für den Stauchungszuschlag gilt auch hier das bereits vorstehend Gesagte.

Claims

Titel: Verfahren zur schnellen Herstellung eines Mehrlagenrohres Patentansprüche
1. Verfahren zur schnellen Herstellung eines Mehrlagenrohres (5) mit Hilfe einer Blechumform- machine, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrlagenrohr (5) zumindest eine erste Werkstofflage (1) und eine zur ersten Werkstofflage (1) benachbarte Werkstofflage (2) aufweist, wobei - nicht zwingend in nachstehender Reihenfolge - die benachbarte Werkstofflage (2) zumindest leicht gebogen wird, die zum Mehrlagenrohr (5) zu kombinierenden Werkstofflagen (1, 2) aufeinandergelegt werden, wobei die erste Werkstofflage (1) als aufliegende Werkstofflage (1) auf der benachbarten Werkstofflage (2) positioniert wird, eine erste Verbindung (3a) zwischen der aufliegenden Werkstofflage (1) und der benachbarten Werkstofflage (2) dadurch geschaffen wird, daß die aufliegende Werkstofflage (1) mit der benachbarten Werkstofflage (2) in etwa entlang einer ersten Kante (4a) der aufliegenden Werkstofflage (1) oder in etwa entlang einer Linie parallel hierzu verbunden wird, eine zweite Verbindung (3b) zwischen der aufliegenden Werkstofflage (1) und der benachbarten Werkstofflage (2) dadurch geschaffen wird, daß die aufliegende Werkstofflage (1) mit der benachbarten Werkstofflage (2) in etwa entlang einer zweiten Kante (4b) der aufliegenden Werkstofflage (1) oder in etwa entlang einer Linie parallel hierzu verbunden wird, und der so gebildete Mehrlagen-Werkstoff (1, 2) mit Hilfe der Blechumformmaschine zum Mehrlagenrohr (5) geformt wird, wobei während dieser Formung ab einem gewissen Verformungsgrad die jeweilige aufliegende und sodann als Innenrohr fungierende Werkstofflage (1) zwischen den beiden Werkstofflagenverbindungen (3a, 3b) in ( eil-)Kreisumfangsrichtung gestaucht und somit in die jeweilige benachbarte und sodann als Außenrohr fungierende Werkstofflage (2) gepreßt wird.
Verfahren zur schnellen Herstellung eines Mehrlagenrohres (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegung der benachbarten Werkstofflage (2) entlang zumindest einer ihrer Kanten bereits auf den Endradius des zu fertigenden Mehrlagenrohres (5) erfolgt.
Verfahren zur schnellen Herstellung eines Mehrlagenrohres (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Mehrkgenrohr (5) zu kombinierenden Werkstofflagen (1, 2) aufeinandergelegt werden, dann eine erste Verbindung (3a) zwischen der aufliegenden Werkstofflage (1) und der benachbarten Werkstofflage (2) dadurch geschaffen wird, daß die aufliegende Werkstofflage (1) mit der benachbarten Werkstofflage (2) in etwa entlang der ersten Kante (4a) der aufliegenden Werkstofflage (1) oder in etwa entlang einer Linie parallel hierzu verbunden wird, worauf der so gebildete Mehrlagen- Werkstoff in dem Bereich, in dem die Werkstofflagen (1, 2) in etwa entlang der Kante (4a) oder entlang einer Linie in etwa parallel hierzu durch die erste Verbindung (3a) miteinander verbunden sind, zumindest leicht gebogen wird, und die zweite noch freie Kante (4b) der aufliegenden Werkstofflage (1) relativ zur benachbarten Werkstofflage (2) in Richtung einer ebenfalls noch freien Kante (6b) der benachbarten Wekstofflage (2) positioniert wird, sodann die zweite Verbindung (3b) zwischen der aufliegenden Werkstofflage (1) und der benachbarten Werkstofflage (2) dadurch geschaffen wird, daß die aufliegende Werkstofflage (1) mit der benachbarten Werkstofflage (2) in etwa entlang der zweiten bis dahin noch freien Kante (4b) der aufliegenden Werkstofflage (1) oder in etwa entlang einer Linie parallel hierzu verbunden wird, und der so gebildete Mehrlagen-Werkstoff mit Hilfe der Blechumformmaschine zum Mehrlagenrohr (5) geformt wird, wobei während dieser Formung ab einem gewissen Verformungsgrad die jeweilige aufliegende und sodann als Innenrohr fungierende Werkstofflage (1) zwischen den beiden Werkstofflagenverbindungen (3a, 3b) in (Teil-)Kreisumfangsrichtung gestaucht und somit in die jeweilige benachbarte und sodann als Außenrohr fungierende Werkstofflage (2) gepreßt wird.
4. Verfahren zur schnellen Herstellung eines Mehrlagenrohres (5) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite vor Rohrformung Bi , der jeweilig als Innenrohr fungierenden Werkstofflage (1) im Bereich zwischen den beiden Verbindungen (3a und 3b) der Werkstofflagen (1, 2) miteinander so gewählt wird, daß
B; > Lnfa - ^SA + Sl)- (da + d2) lst , mit Bi als der im Rohrquerschnitt betrachteten (Teil-)Kreisumfangslänge (=Breite vor
Rohrformung) der jeweilig als Innenrohr fungierenden Werkstofflage (1) im Bereich zwischen den beiden Verbindungen (3a, 3b) zwischen den Werkstofflagen (1, 2) vorzugsweise in mm angegeben,
Lnfa als der im Rohrquerschnitt gesehenen Kreisumfangslänge (= Breite vor Rohrformung) der jeweilig als Außenrohr fungierenden Werkstofflage (2) vorzugsweise in mm angegeben,
SA als der Wanddicke des jeweilig als Außenrohr fungierenden Werkstofflage (2) vorzugsweise in mm angegeben,
SI als der Wanddicke des jeweilig als Innenrohr fungierenden Werkstofflage (1) vorzugsweise in mm angegeben, und als dem Abstand der ersten Verbindung (3a) entlang der ersten Kante (4a) der aufliegenden Werkstofflage (1) oder entlang einer Linie parallel hierzu von der entsprechenden ersten Kante (6a) der benachbarten Werkstofflage (2) zum Zeitpunkt der Schaffung der ersten Verbindung (3a) zwischen den Werkstofflagen (1, 2) vorzugsweise in mm angegeben, und d2 als dem Abstand der zweiten Verbindung (3b) entlang der zweiten Kante (4b) der aufliegenden Werkstofflage (1) oder entlang einer Linie parallel hierzu von der entsprechenden zweiten Kante (6b) der benachbarten Werkstofflage (2) zum Zeitpunkt der Schaffung der zweiten Verbindung (3b) zwischen den Werkstofflagen (1, 2) vorzugsweise in mm angegeben.
5. Verfahren zur schnellen Herstellung eines Mehrlagenrohres (5) nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite vor Rohrformung Bi , der jeweilig als Innenrohr fungierenden Werkstofflage (1) im Bereich zwischen den beiden Verbindungen (3a und 3b) der Werkstofflagen (1, 2) miteinander so gewählt wird, daß
L f - π (SA + SI) - (d, + d, ) . , . Λ σ.
B . > i '— lJ- ist, und zwar mit 0 < — l- < 1
E
E
mit Bi als der im Rohrquerschnitt betrachteten (Teil-)Kreisumfangslänge (=Breite vor
Rohrformung) der jeweilig als Innenrohr fungierenden Werkstofflage (1) im Bereich zwischen den beiden Verbindungen (3a, 3b) zwischen den Werkstofflagen (1, 2) vorzugsweise in mm angegeben,
Lnfa als der im Rohrquerschnitt gesehenen Kreisumfangslänge (=Breite vor Rohrformung) der jeweilig als Außenrohr fungierenden Werkstofflage (2) vorzugsweise in mm angegeben,
SA als der Wanddicke der jeweilig als Außenrohr fungierenden Werkstofflage (2) vorzugsweise in mm angegeben,
SI als der Wanddicke der jeweilig als Innenrohr fungierenden Werkstofflage (1) vorzugsweise in mm angegeben, σι als Streckgrenze oder Stauchgrenze der aufliegenden Werkstofflage (Innenlage) (1), also des (späteren) Innenrohres vorzugsweise in N/mm2 angegeben, und mit
E als dem Elastizitätsmodul (E-Modul) der aufliegenden Werkstofflage (Innenlage) (1), also des (späteren) Innenrohres vorzugsweise in N/mm2, und dj als dem Abstand der ersten Verbindung (3a) entlang der ersten Kante (4a) der aufliegenden Werkstofflage (1) oder entlang einer Linie parallel hierzu von der entsprechenden ersten Kante (6a) der benachbarten Werkstofflage (2) zum Zeitpunkt der Schaffung der ersten Verbindung (3a) zwischen den Werkstofflagen (1, 2) vorzugsweise in mm angegeben, und d2 als dem Abstand der zweiten Verbindung (3b) entlang der zweiten Kante (4b) der aufliegenden Werkstofflage (1) oder entlang einer Linie parallel hierzu von der entsprechenden zweiten Kante (6b) der benachbarten Werkstofflage (2) zum Zeitpunkt der Schaffung der zweiten Verbindung (3b) zwischen den Werkstofflagen (1, 2) vorzugsweise in mm angegeben.
6. Verfahren zur schnellen Herstellung eines Mehrlagenrohres (5) nach Anspruch 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativbewegung der zweiten noch freien Kante (4b) der aufliegenden Werkstofflage (1) zur benachbarten Werkstofflage (2) in Richtung der ebenfalls noch freien Kante (6b) der benachbarten Werkstofflage (1) dadurch erfolgt, daß die aufliegende Werkstofflage (1) an ihrer zweiten, noch freien Kante (4b) in Richtung der ebenfalls noch freien Kante (6b) der benachbarten Werkstofflage (2) gezogen wird.
7. Verfahren zur schnellen Herstellung eines Mehrlagenrohres (5) nach einem der Ansprüche 1 bis
6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verbindung (3a) zwischen den Werkstofflagen (1, 2) dadurch geschaffen wird, daß die Werkstofflagen (1, 2) in etwa entlang einer der Längs- oder Querkanten der aufliegenden Werkstofflage (1) oder parallel hierzu und in etwa entlang der oder parallel zur zukünftigen Rohrlängsnaht (8) miteinander verbunden werden.
8. Verfahren zur schnellen Herstellung eines Mehrlagenrohres (5) nach einem der Ansprüche 1 bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Verbindung (3b) zwischen den Werkstofflagen (1, 2) dadurch geschaffen wird, daß die Werkstofflagen (1, 2) in etwa entlang einer der Längs- oder Querkanten der aufliegenden Werkstofflage (1) oder parallel hierzu und in etwa entlang der oder parallel zur zukünftigen Rohrlängsnaht (8) miteinander verbunden werden.
9. Verfahren zur schnellen Herstellung eines Mehrlagenrohres (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die als Innenrohr fungierende Werkstofflage (1) beim fertigen Mehrlagenrohr (5) im Querschnitt einen Teilkreis bildet.
10. Verfahren zur schnellen Herstellung eines Mehrlagenrohres (5) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die als Innenrohr fungierende und beim fertigen Mehrlagenrohr (5) im Querschnitt einen Teilkreis bildende Werkstofflage (1) eine Rinne am Fuß des Mehrlagenrohres formt.
11. Verfahren zur schnellen Herstellung eines Mehrlagenrohres (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als erste (3a) oder zweite Verbindung (3b) zwischen den auf- einanderliegenden Werkstofflagen (1, 2) eine Schweißung erfolgt.
12. Verfahren zur Herstellung eines Mehrlagenrohres (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrlagenrohr (5) durch eine Schweißung (7) des Außenrohres (2) entlang der Rohrnaht (8) geschlossen wird.
13. Verfahren zur Herstellung eines Mehrlagenrohres (5) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zudem eine Auftragsschweißung (9) des Innenrohres (1) entlang der Rohrnaht (8) von innen her erfolgt.
14. Verfahren zur Herstellung eines Mehrlagenrohres (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstofflagen (1, 2) an den Stirnseiten des Rohres (5) verbunden - vorzugsweise verschweißt - werden.
15. Verfahren zur Herstellung eines Mehrlagenrohres (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Mehrlagenrohr (5) ein Doppellagenrohr hergestellt wird.
16. Verfahren zur Herstellung eines Mehrlagenrohres (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß Bleche, vorzugsweise Metallbleche und besonders bevorzugterweise Stahlbleche, als Werkstofflage (1 , 2) verwendet werden.
17. Verfahren zur Herstellung eines Mehrlagenrohres (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Blechumformmaschine eine Biegewalze Verwendung findet.
18. Verfahren zur Herstellung eines Mehrlagenrohres (5) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß als Biegewalze eine Dreiwalzen-Biegemaschine dient.
19. Verfahren zur Herstellung eines Mehrlagenrohres (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 dadurch gekennzeichnet, daß als Blechumformmaschine eine UO(E)-Pressen- / Gesenkanordnung (13, 14, 15) Verwendung findet.
20. Verfahren zur Herstellung eines Mehrlagenrohres (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 dadurch gekennzeichnet, daß als Blechumformmaschine eine JCO-Pressen- / Gesenkanordnung Verwendung findet.
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