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DE1171941B - Verfahren und Vorrichtung zum Kaltverfestigen kreiszylindrischer Rohre, aus einem sich beim Kaltrecken verfestigenden Metall, insbesondere aus nichtrostendem Stahl - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Kaltverfestigen kreiszylindrischer Rohre, aus einem sich beim Kaltrecken verfestigenden Metall, insbesondere aus nichtrostendem Stahl

Info

Publication number
DE1171941B
DE1171941B DEF20999A DEF0020999A DE1171941B DE 1171941 B DE1171941 B DE 1171941B DE F20999 A DEF20999 A DE F20999A DE F0020999 A DEF0020999 A DE F0020999A DE 1171941 B DE1171941 B DE 1171941B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pipe
expansion
tube
clamped
clamping
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEF20999A
Other languages
English (en)
Inventor
Edwin Walker Parlasca
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Flexonics Corp
Original Assignee
Flexonics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Flexonics Corp filed Critical Flexonics Corp
Priority to DEF20999A priority Critical patent/DE1171941B/de
Publication of DE1171941B publication Critical patent/DE1171941B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C21D7/10Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the whole cross-section, e.g. of concrete reinforcing bars
    • C21D7/12Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the whole cross-section, e.g. of concrete reinforcing bars by expanding tubular bodies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zum Kaltverfestigen kreiszylindrischer Rohre, aus einem sich beim Kaltrecken verfestigenden Metall, insbesondere aus nichtrostendem Stahl Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung gerader Rohre großer Festigkeit.
  • Es ist bereits bekannt, verfestigte kreiszylindrische Metallrohre dadurch herzustellen, daß man als Werkstoff für das Rohr ein Metall verwendet, das sich durch Kaltreckung verfestigen läßt.
  • Weiterhin ist auch schon bekanntgeworden, das Kaltrecken durch Aufweiten des Rohres vorzunehmen, indem man das Rohr beiderseits verschließt und einen inneren Überdruck, beispielsweise hydraulisch, herstellt, der das Rohr aufweitet.
  • Wenn es auch bekannt ist, eine solche Kaltverfestigung beim Dehnen gewisser Werkstoffe zur Herstellung von Rohren anzuwenden, so wird dadurch noch nicht sichergestellt, daß ohne Anwendung äußerer Formen oder sonstiger Begrenzungen nach Form und Größe völlig gleichmäßige Rohre hergestellt werden. Während nämlich der Rohrdurchmesser an den beiden eingespannten Enden zwangläufig konstant bleiben muß, weil die Einspannung selbst eine Aufweitung nicht zuläßt, wird der zwischen den Einspannungen liegende Teil des Rohres unter gleichzeitiger Verfestigung aufgeweitet. An den beiden Enden finden sich dann allerdings Partien mit sich stark änderndem Durchmesser, die abgeschnitten werden müssen und somit als Verluste zu betrachten sind.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt auch nicht die Aufgabe zugrunde, ein Rohr in seinem Durchmesser aufzuweiten, sondern vielmehr dieses Rohr an allen seinen Stellen durch eine Kaltreckung zu verfestigen. Eine solche Kaltreckung kann nun entweder durch radiale Aufweitung mit den vorstehend genannten Schwierigkeiten bzw. Nachteilen vorgenommen werden oder aber durch eine reine Längsdehnung herbeigeführt werden, bei der dann allerdings die Gefahr besteht, daß das Rohr an gewissen Stellen stärker als an anderen eingeschnürt wird oder aber seine Form verliert. Außerdem wird, was in vielen Fällen unerwünscht ist, im erstgenannten Falle der Durchmesser des Rohres vergrößert, im letzteren Falle dagegen verkleinert. In jedem Falle müssen jedoch die eingespannten Rohrenden als Verlust betrachtet werden.
  • Durch sinnvolle Kombination der beiden Verformungsarten können nun erfindungsgemäß sämtliche vorgenannten Nachteile vermieden werden und im Extremfalle eine Dehnung und damit Verfestigung sämtlicher Teile des Rohres erreicht werden, ohne daß sich der Durchmesser des Rohres dabei ändert und ohne daß sich insbesondere der Mittelteil des Rohres von den beiden eingespannten Enden bezüglieh seiner geometrischen Gestalt und Größe unterscheidet. Dabei ist zu beachten, daß sich die beiden Einflüsse, nämlich die Ausdehnung durch hydraulischen Druck und der Längszug, nicht einfach additiv überlagern, sondern daß eine ausgesprochene Kombinationswirkung zustande kommt: Während nämlich sonst bei allen bekannten Verfahren und Vorrichtungen die Anwendung eines inneren hydraulischen Druckes eine radiale Ausdehnung des Rohres oder sonstigen Körpers zwangläufig zur Folge hat, da eine Volumenvergrößerung in anderer Weise gar nicht möglich ist, erfolgt bei dem Verfahren gemäß der Erfindung keine derartige radiale Ausdehnung, oder zumindest ist diese, wenn sie in geringem Maße stattfinden sollte, unwesentlich. Vielmehr wird jedes einzelne Flächenelement der Rohrwandung flächenhaft gereckt und damit eine außerordentlich gleichmäßige Verdünnung erzielt, die andererseits noch durch Wahl eines Werkstoffes verbessert wird, der die an sich bekannten Eigenschaften aufweist, hohe Gleichmaßdehnung (ohne örtliche Einschnürungen) zu besitzen, wobei dessen Verfestigung stärker zunimmt, als der hierbei beanspruchte Querschnitt abnimmt.
  • Bei der bekannten Vorrichtung bzw. dem bekannten Verfahren muß das Rohr bei seiner Ausdehnung äußerlich begrenzt werden. Es ist also zur Durchführung dieses bekannten Verfahrens und in der bekannten Vorrichtung eine äußere Form erforderlich.
  • Es ist weiterhin ein Verfahren zur Erhöhung der Streckgrenze beschrieben, wobei rotationssymmetrische Hohlkörper im Laufe des Verfahrens so stark ausgedehnt werden, daß die hierbei erzeugten Spannungen die ursprüngliche Streckgrenze übersteigen und diese erhöhen. Dabei wird die radiale Dehnung allerdings auf rein mechanische Weise bewirkt. Eine solche Dehnung kann selbstverständlich längst nicht mit der Gleichmäßigkeit erfolgen wie bei Verwendung eines hydraulischen Druckes.
  • Es ist weiterhin grundsätzlich bekanntgeworden, eine Kaltverformung durch gleichzeitiges Aufbringen eines Längszuges und einer Torsionsspannung vorzunehmen. Durch ein solches Verfahren lassen sich jedoch die hier gegebenen Aufgaben nicht lösen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Kaltverfestigen kreiszylindrischer Rohre, die aus einem metallischen Werkstoff hoher Gleichmaßdehnung ohne örtliche Einschnürungen bestehen, dessen Verfestigung beim Kaltrecken stärker zunimmt, als der hierbei beanspruchte Querschnitt abnimmt, insbesondere aus nichtrostendem Stahl, durch Aufweiten der beiderseits verschlossenen Rohre mittels Aufbringens eines inneren hydraulischen Druckes auf die Innenwand, besteht darin, daß die Rohre ohne eine mechanische äußere Begrenzung an ihrem Umfange gleichzeitig mit dem Aufweiten durch den Innendruck in an sich bekannter Weise in Längsrichtung gereckt werden.
  • Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Außendurchmesser des Rohres während der Aufweitung nur an einer Stelle seiner Länge kontrolliert und die Aufweitung des Rohres so lange fortgesetzt wird, bis sein Außendurchmesser an dieser Stelle den vorbestimmten Sollwert erreicht hat.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, daß das zur Kaltverfestigung an seinen beiden Enden eingespannte und dazwischen außen praktisch frei liegende Rohr etwa in seiner Mitte unterstützt wird. Dabei ist vorteilhafterweise das zu verfestigende Rohr zwischen seinen einzuspannenden Enden an mindenstens einer Stelle seiner Länge seitlich geführt.
  • Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens. Eine solche Vorrichtung umfaßt erfindungsgemäß zwei auf einem gemeinsamen Bett angeordnete, flüssigkeitsdicht abschließende Einspannvorrichtungen für die Enden des Rohres, deren eine mit einer Durchtrittsöffnung für eine in das Rohrinnere einzuleitende Druckflüssigkeit versehen ist, während die andere vorzugsweise eine verschließbare Durchtrittsöffnung zum Entweichen der Luft beim Füllen des Rohres mit Druckflüssigkeit besitzt.
  • Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergben sich in Verbindung mit der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles, an Hand der Zeichnung. Dabei zeigt F i g. 1 eine Vorrichtung zur Vornahme der Verformungsverfestigung eines Rohres im Grundriß, F i g. 2 die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung im Aufriß, F i g. 3 einen Längsschnitt durch das in die Vorrichtung nach F i g. 1 und 2 eingesetzte Rohr, F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie 8-8 in F i g. 2, F i g. 5 die in F i g. 4 dargestellte Klemmvorrichtung in perspektivischer Darstellung, F i g. 6 die Kalibriervorrichtung in perspektivischer Darstellung und F i g. 7 ein Diagramm betreffend die Dehnung des Rohres.
  • Die in F i g. 1 bis 3 dargestellte Vorrichtung, allgemein mit 108 beziffert, umfaßt zwei armierte Betonpfeiler 110, die in einem nennenswerten Abstand voneinander angordnet sind und einen Rahmen 112 tragen. Der Rahmen umfaßt ein oberes und unteres Bett 114, die in einem Abstande voneinander liegen und deren Querschnitte in F i g. 4 dargestellt sind. Jedes Bett umfaßt einen breiten, in einer waagerechten Ebene liegenden Steg 116 und zwei in Längsrichtung verlaufene Flansche 118, die rechtwinklig zu dem Steg und in der Nähe seiner gegenüberliegenden Längskanten angeordnet sind.
  • Am linken Ende der Maschine 108 befindet sich ein Bedienungspult 120, in dem sich verschiedene Steuereinrichtungen 122 befinden. Ferner befindet sich an dem linken Ende der Maschine ein Druckzylinder 124, der von dem Pfeiler getragen wird und einen Kolben 126 besitzt. Aus dem rechten Ende des Zylinders 124 ragt eine Kolbenstange 128 heraus, die mit einem Schlitten oder Wagen 130 verbunden ist, der zwischen den Betten 112 und 114 in deren Längsrichtung gleiten kann.
  • Dieser Schlitten 130 ist an seinem rechten Ende mit einer Klemmhalterung 132 versehen, die in F i g. 3 bis 5 im einzelnen dargestellt ist. Die Klemmvorrichtung 132 umfaßt ein Kopfstück 134, das fest auf dem Wagen oder Schlitten 130 angeordnet ist. Aus F i g. 4 ist zu ersehen, daß der Schlitten längs seiner vier Längskanten mit Laufrollen 136 versehen ist, die beispielsweise durch Bolzen 138 an dem Schlitten befestigt sind.
  • An dem Kopfstück 134 ist beispielsweise mittels zweier horizontaler Teile 142 mit senkrechten Wandungen oder Flanschen 144 an ihren äußeren Enden eine Klemmvorrichtung 140 angeordnet, wobei die äußeren Enden der Teile 142 über die Klemmvorrichtung überstehen.
  • Die Klemmvorrichtung 140 umfaßt zwei im großen und ganzen gleiche Teile 146 und 148 mit im großen und ganzen rechteckiger Form, von denen jede eine halbkreisförmige Klemmfläche besitzt, die mit dem Bezugszeichen 150 bzw. 152 bezeichnet sind. Die halbkreisförmigen Klemmflächen 150 und 152 bilden zusammen eine zylindrische Klemmfläche, und diese Fläche ist mit einer ringförmigen Umfangsnut 154 versehen. In der Klemmbacke 146 sind in der Nähe ihrer gegenüberliegenden Enden zwei Stehbolzen 156 befestigt, die durch Bohrungen in der Klemmbacke 148 ragen. An den äußeren Enden der Stehbolzen 156 ist ein Joch 158 befestigt. Durch das Joch 158 ist eine Schraube 160 geschraubt, an deren äußerem Ende ein Handrad 162 befestigt ist. Das innere Ende der Schraube ist in einer Platte 164 drehbar angeordnet, die auf einer Seite der Klemmbacke 148 liegt und die Schraube an einer Axialversehiebung gegenüber der Klemmbacke hindert. Die Klemmvorrichtung 132 kann somit die Außenseite eines Endes des Rohres 54 umgreifen.
  • Durch das Kopfstück 134 erstreckt sich ein hohler Zylinder 166, der einen flachen Kopf besitzt, in den ein Rohrkrümmer 170 geschraubt ist, der nach oben offen ist, um die Luft aus dem Rohr 54 in der Nähe seines oberen Endes herauszulassen. Das Kopfstück 134 besitzt einen Vorsprung 172, der den Zylinder 166 umgibt und der Außenseite des Kopfes 168 gegenüberliegt. Der Zylinder 166 ist von einem Gummiring 174 umgeben, der zwischen dem Ende des Vorsprungs 172 und der Außenseite des Kopfes 168 liegt. Der Kopf ist. wie nachfolgend ausgeführt wird, auf den Vorsprung zu verschiebbar, wodurch der Ring zusammengepreßt und nach außen gegen die Innenseite des Rohres gedrückt wird, wobei er einen Teil des Rohres verformt, so daß es in die ringförmige Nut 154 der Klemmvorrichtung gedrückt und fest zwischen dem Gummiring und der Klemmvorrichtung gehalten wird, während gleichzeitig das Ende des Rohres abgedichtet wird.
  • Der Zylinder 166 ragt in ein Paßstück 176 zur Entlüftung des Rohrinnern über den Krümmer 170, und das Paßstück 176 ist mit einem Ventil versehen, das den Luftauslaß schließt, wenn die Luft in dem Rohr, wie nachfolgend dargelegt wird, durch Druckmittel ersetzt ist. Von dem Paßstück 176 erstreckt sich eine Kolbenstange 178 zu einem Kolben 180 in einem Zylinder 182, der an dem Schlitten 130 befestigt ist. Wenn somit der Kolben 180 durch den hydraulischen Druck nach links bewegt wird, wird der Kopf auf den Vorsprung 172 zu verschoben und preßt den Gummiring zusammen, wobei er in der bereits angedeuteten Weise verformt wird.
  • An dem gegenüberliegenden Ende der Ausweitvorrichtung ist ein Wagen oder Schlitten 184 vorgesehen, der in seiner Ausführungsform im großen und ganzen dem bereits beschriebenen Wagen oder Schlitten 130 gleicht und eine Einklemmvorrichtung 186 umfaßt, die der Klemmvorrichtung 132 gleicht. Das Paßstück 188, das dem Paßstück 176 entspricht, ist mit einer biegsamen Druckleitung 190 versehen, durch die der hydraulische Druck in das Rohr geführt wird. Das Paßstück 188 ist mittels einer Kolbenstange 192 mit einem Kolben 194 in einem Druckzylinder 196 verbunden. Der Zylinder 196 ist an dem Wagen oder Schlitten 184 befestigt, der gegenüber dem Rahmen der Maschine, insbesondere gegenüber den Betten 114, verstellbar ist. Der Schlitten ist mittels Sperrzapfen 198 und 200 feststellbar, die in bzw. aus entsprechenden Öffnungen 202 und 204 der Stege 116, beispielsweise mittels zweier Zahnstangen 206 an den Enden der Zapfen, ein- bzw. ausrückbar sind, die durch ein Stirnzahnrad 208 auf der Welle eines Handrades 210 angetrieben werden.
  • Das Rohr 54 wird somit an seinen entgegengesetzten Enden durch die Klemmvorrichtungen 132 und 186 getragen. Der mittlere Teil des Rohres 54 wird außerdem durch einen verstellbaren Abstandshalter oder Tisch 212 getragen, und je zwei Führungen 214 sind vorgesehen, die das Rohr seitlich in die richtige Lage bringen.
  • Über das Rohr 54 ist normalerweise in der Nähe seines linken Endes eine Kalibriervorrichtung 216 (F i g. 1, 2 und 6) geschoben, die den Ausweitvorgang zum Einhalten bringt, wenn das Rohr in einem bestimmten Maße ausgeweitet ist. Die Kalibriervorrichtung umfaßt zwei gleiche Platten 218 mit ausgerichteten, kreisförmigen Öffnungen 220. Die Platten 218 werden durch obere und untere Abstandklötze 222 bzw. 224 und durch Bolzen 226 in einem Abstand voneinander ausgerichtet zueinander gehalten, die sich durch die Platten und Klötze erstrecken und auf deren Enden Muttern geschraubt sind. Mit Hilfe der Bolzen 228 ist die Höhe des Mikroschalters einstellbar, so daß dessen Bedienungsteil 232 ein bestimmtes Stück in den zylindrischen, durch die Öffnungen 220 begrenzten Raum vorspringt, so daß der Schalter bedient wird, wenn das Rohr bis auf einen bestimmten Durchmesser ausgedehnt worden ist. Durch die Bedienung des Mikroschalters wird der Ausweitvorgang, wie bereits angedeutet, gestoppt. Da sich das Rohr gleichzeitig ausdehnt, ist nur eine Kalibriervorrichtung erforderlich, und diese ist normalerweise, wie aus F i g. 1 und 2 ersichtlich ist, in der Höhe des linken Endes des Rohres angeordnet.
  • Die Ausweitmaschine enthält drei Pumpen 232, 234 und 236. Alle diese Pumpen sind Hochdruckpumpen und brauchen keine große Förderleistung zu besitzen. Die beiden Pumpen 232 und 234 werden von einem gemeinsamen Elektromotor 238 angetrieben, der an beiden Enden Abgangswellen besitzt. Die Pumpen und der Motor sind in einem Druckmittelbehälter angeordnet, der mit 240 bezeichnet ist und der beispielsweise bei einer speziellen Ausführungsform der Maschine ein Fassungsvermögen von etwa 5001 besitzen kann. Die Pumpe 232 ist mit Druckleitungen und Steuereinrichtungen verbunden, die den Zylinder 124 und den Kolben 126 steuern, die auf das Rohr eine Eängsstreckkraft ausüben. Die Pumpe 234 ist über Druckleitungen und Ventile mit den beiden Kolben 180 und 194 und den zugehörigen Zylindern 182 und 196 verbunden, um die Klemmvorrichtungen 132 und 186 an den Enden des Rohres zu steuern. Die Pumpe 236 wird von einem Elektromotor 242 angetrieben und ist mit einem Ablaßtank 244 geeigneter Größe und Ausführungsform verbunden, der unter der Maschine angeordnet ist und aus dem Wasser über entsprechende Leitungen und Ventile und die biegsame Leitung 190, das Paßstück 188 und den abwärtsgerichteten Krümmer 246 (F i g. 3) in das Rohr gepumpt wird. Die Luft in dem Rohr wird durch den Krümmer 170 herausgedrückt, der dann verschlossen wird. Danach entsteht in dem Rohr Druck, der dieses ausdehnt, wobei es gleichzeitig mittels des Druckzylinders 124 und des Kolbens 126 einer Längsstreckung ausgesetzt wird.
  • Das Diagramm in F i g. 7 zeigt die Aufweitung eines Rohres, das anfänglich einen Außendurchmesser von 90 mm und eine Wandstärke von d = 0,5 mm besitzt, während der endgültige Außendurchmesser 100 mm beträgt. Der anfängliche Außendurchmesser Dl ist als Abszisse, der endgültige Außendurchmesser D2 als Ordinate aufgetragen, während die Wandstärke Parameter ist. Durch die Linie für 0,5 mm ist der Anfangszustand des Rohrers angegeben. Geht man senkrecht nach unten bis auf den Endaußendurchmesser von 100 mm, so liegt die Endwandstärke (aus den schrägen Linien abgelesen) zwischen 0,43 und 0,46 mm, etwa bei 0,445 mm. Geht man senkrecht bis über die Linie für Endaußendurchmesser von 100 mm hinaus zu noch größeren Außendurchmessern, so kann man die entsprechend dünneren Wandstärken aus den mehr oder weniger stark geneigten Linien ablesen. Mannigfache andere Ausgangsaußendurchmesser und Endaußendurchmesser können in gleicher Weise abgelesen werden, und es kann für eine bestimmte Wandstärke, ausgehend von einem bekannten Außendurchmesser, der Endaußendurchmesser bestimmt werden, oder es kann ein Ausgangsaußendurchmesser bestimmt werden, wenn der gewünschte Enddurchmesser und die Wandstärke bekannt sind. Wie bereits angedeutet, gilt das in F i g. 7 dargestellte Diagramm für, -eine anfängliche Werkstoffdicke von 0,5 mm. Gleichartige Diagramme werden für die verschiedenen weiteren Werkstoffdicken oder Ausgangswandstärken benutzt.
  • Zum völligen Verständnis der Erfindung und des beschriebenen Verfahrens und der Vorrichtung wird im nachstehenden die Reihenfolge der Arbeitsvorgänge aufgezeigt.
  • Zunächst wird die Kalibriervorrichtung über das Rohr geschoben und das Rohr in die Klemmvorrichtungen 132 und 186 der Aufweitmaschine eingesetzt. Die Pumpen 232 und 234 werden eingeschaltet und treiben die Kolben 180 und 194 an, die die Ringe oder Abdichtungen zusammenpressen, wodurch ein Teil des Rohres in die zugehörige Klemmnut gedrückt wird. Dann werden der Motor 242 und die Pumpe 236 eingeschaltet, die Wasser in das Rohr pumpen und es einem Innendruck aussetzen. Als Ergebnis der Rohrdehnungen wird der gedehnte Teil verfestigt, wodurch seine Zugfestigkeit und seine Streckgrenze erhöht werden und ein zeitweiliges Aufhören der Dehnung an dieser Stelle eintritt, was eine gleichartige Dehnung über die ganze Länge des Rohres zur Folge hat. Nachdem dieses Dehnen oder Ausweiten so lange fortgesetzt worden ist, bis der gewünschte Endaußendurchmesser erzielt ist, wird der Mikroschalter der Kalibriervorrichtung bedient, der den Ausweitvorgang entweder durch Schließen entsprechender Ventile oder durch Anhaltender Motore 242 und 238 zum Anhalten bringt.
    Sorte 304 (0:'0) ( Sorte 321 (0''o) Sorte 347 (0:'o)
    Kohlenstoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,08 max. 0,10 max. 0,10 max.
    Mangan ........................ 2,00 max. 2,00 max. 2,00 max.
    Phosphor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,03 max. 0,03 max. 0,03 max.
    Schwefel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,03 max. 0,03 max. 0,03 max.
    Silizium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,75 max. 0,75 max. 0,75 max.
    Chrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 bis 20 17 bis 20 17 bis 20
    Nickel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 bis 10 7 bis 10 8 bis 12
    Titan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - viermal Kohlenstoff min. -
    Niobium (Columbium) . . . . . . . . . . - - zehnmal Kohlenstoff
    Die Zugfestigkeit von rostfreiem Stahl wird ferner beispielsweise während der Aufweitung des Rohres von 52 auf 70 kg/mm' gesteigert. während die Streckgrenze von 21 auf 49 kg:`mma steigt. Bei einer Anfangswandstärke von 0,5 mm und einem Außendurchmesser von etwa 90 mm erreicht der Innendruck eine Höhe von 61 bis 63 atü, während die axiale Zugkraft auf Grund des inneren Axialdruckes und der äußeren axialen Zugkraft 6750 kg erreicht. Die bevorzugte Anfangswandstärke (Werkstoffdicke) liegt im Bereich von 0,25 bis 0,5 mm. Die minimale Wandstärke ist im allgemeinen durch Schweißschwierigkeiten, insbesondere beim Stumpfschweißen, unterhalb einer gewissen Dicke begrenzt, und die maximale Dicke wird im allgemeinen durch den maximalen Innendruck begrenzt, der sicher und wirtschaftlich noch gerade erzielt werden kann.
  • Bemerkenswert ist für die Erfindung, daß zu ihrer Durchführung keine Begrenzungsgesenke erforderlich sind und daß die Kalibrierung nur an einer Stelle auf der Länge des Rohres vorgenommen zu werden braucht, wodurch die normale Kalibrierung von einem Ende zum anderen entfällt.
  • Selbstverständlich wird in dem Maße, in dem das ursprüngliche Werkstück in seiner Dicke ungleichmäßig ist, eine Ungleichmäßigkeit in der Größe und Gestalt auch bei dem fertigen Erzeugnis auftreten, wenn man nach dem beschriebenen Verfahren arbeitet. In gewissen Fällen, in denen für das fertige Erzeugnis eine extrem hohe Genauigkeit hinsichtlich Der Druck in den Zylindern 182 und 196 und an dem Druckkolben 194 wird ebenso wie der Wasserdruck in dem Rohr abgelassen. Dann werden die Klemmvorrichtungen 132 und 186 gelöst, indem die Handräder, wie das Handrad 162, gedreht werden, und das Rohr aus der Ausweitmaschine entnommen, wobei das darin befindliche Wasser in den Behälter oder Tank 244 ausgegossen wird. Dann werden die ausgebeulten Teile des fertigen Rohres, die durch die äußeren Teile 132 und 186 der Klemmvorrichtung erzeugt werden, abgeschnitten. Das fertige Rohr ist gerade und rund, besitzt völlig gleichmäßige Abmessungen und ist fester als ein Rohr, das nicht ausgeweitet wurde.
  • Obwohl es noch andere Werkstoffe gibt, die beim Strecken bzw. Dehnen sich schneller verfestigen als sie dünner werden, besitzt rostfreier Stahl diese Eigenschaft in sehr starkem Maße und bildet daher den für die Erfindung bevorzugten Werkstoff. Es gibt verschiedene Arten von rostfreiem Stahl, von denen die Sorten 321, 347 und 304 als Beispiele angeführt werden sollen. Dabei handelt es sich um Chromnickelstähle mit verschiedenen Zusätzen gemäß nachstehender Aufstellung: Größe und Form gefordert wird, die über die des ursprünglichen Werkstückes hinausgeht, kann es zweckmäßig sein, das Werkstück in eine Begrenzungshülse zu setzen, an die sich das Werkstück bei der abschließenden Ausweitbewegung anlegt. Eine solche Hülse ist natürlich kein Gesenk zum Formen des Werkstücks im üblichen Sinne, sondern ist lediglich eine Form, deren Zweck und Funktion sich aus den Dickenunterschieden des ursprünglichen Werkstoffes für das Werkstück ergibt.

Claims (7)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Kaltverfestigen kreiszylindrischer Rohre, die aus einem metallischen Werkstoff hoher Gleichmaßdehnung ohne örtliche Einschnürungen bestehen, dessen Verfestigung beim Kaltrecken stärker zunimmt als der hierbei beanspruchte Ouerschnitt abnimmt, insbesondere aus nichtrostendem Stahl, durch Aufweiten der beiderseits verschlossenen Rohre mittels Aufbringens eines inneren hydraulischen Druckes auf die Innenwand, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre ohne eine mechanische äußere Begrenzung an ihrem Umfange gleichzeitig mit dem Aufweiten durch den Innendruck in an sich bekannter Weise in Längsrichtung gereckt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Rohres während der Aufweitung nur an einer Stelle seiner Länge kontrolliert und die Aufweitung des Rohres so lange fortgesetzt wird, bis sein Außendurchmesser an dieser Stelle den vorbestimmten Sollwert erreicht hat.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Kaltverfestigung an seinen beiden Enden eingespannte und dazwischen außen praktisch frei liegende Rohr etwa in seiner Mitte unterstützt wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zu verfestigende Rohr zwischen seinen einzuspannenden Enden an mindestens einer Stelle seiner Länge seitlich geführt wird.
  5. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch zwei auf einem gemeinsamen Bett (112) angeordnete flüssigkeitsdicht abschließende Einspannvorrichtungen (132, 186) für die Enden des Rohres (54), deren eine (186) mit einer Durchtrittsöffnung für eine in das Rohrinnere einzuleitende Druckflüssigkeit versehen ist, während die andere (132) vorzugsweise eine verschließbare Durchtrittsöffnung zum Entweichen der Luft beim Füllen des Rohres mit Druckflüssigkeit besitzt.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einspannvorrichtung eine das Rohrende von außen umgreifende Haltevorrichtung (140) mit zwei oder mehreren gegeneinander bewegbaren Klemmbacken (146, 148) und einen in das Rohrende einbringbaren, dieses flüssigkeitsdicht verschließenden und die Rohrwandung zwischen sich und den äußeren Klemmbacken festklemmenden Stopfen (172, 174, 168) umfaßt.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmbacken (146, 148) der Haltevorrichtung in ihren zylindrischen inneren Arbeitsflächen (150) ringnutartige Ausnehmungen (154) besitzen, während der innere Stopfen unter Aufweitung der Wandung des eingeklemmten Rohrendes in die Ringnut hinein in radialer Richtung aufweitbar ist. B. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Stopfen einen weichelastischen Ring (174), vorzugsweise aus Gummi, und zwei beiderseits an diesen Ring angrenzende, in axialer Richtung gegen den Ring bewegbare und diesen dabei unter Verformung seines Querschnittes radial nach außen pressende ringförmige Druckstücke (168, 172) umfaßt. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bewegung der beiden Druckstücke des inneren Stopfens hydraulische Steuerzylinder (182, 196) und -kolben (180, 194) vorgesehen sind. 10. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannvorrichtungen (132, 186) für die Rohrenden auf Schlitten (130, 184) in Längsrichtung des Rohres verschiebbar in einem Bett (114) geführt sind, wobei der eine Schlitten (184) an einem Ende des Bettes festklemmbar ist, während der andere (130) zur Ausübung eines Längszuges auf das eingespannte Rohr von dem ersteren Schlitten fortbewegbar ist. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bewegung des Schlittens (130) ein hydraulischer Steuerzylinder (124) und ein Steuerkolben (126) vorgesehen sind. 12. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kontrolle des Außendurchmessers des aufzuweitenden Rohres eine an einer beliebigen Stelle des Rohres angeordnete Kalibriereinrichtung (216) vorgesehen ist, die zwei in geringen Abstand voneinander angeordnete Platten (218) mit das Rohr aufnehmenden kreisförmigen Bohrungen (220) sowie einen zwischen diesen Platten in radialer Richtung verstellbar angeordneten Mikroschalter (230) umfaßt, dessen Taststift (232) dem Rohr (54) zugewandt ist und der bei Erreichen des eingestellten Sollwertes des Rohraußendurchmessers eine Signaleinrichtung einschaltet und/oder selbsttätig eine Abschaltung des Flüssigkeitsdruckes im Rohrinneren bzw. des Längszuges auf das Rohr bewirkt. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschriften Nr. 671609, 292 937; schweizerische Patentschrift Nr. 134 688; E. H o u d r em o n t, »Handbuch der Sonderstahlkunde«, 3. Auflage, 1956, Bd. 1, S. 241, 582, 708, 709; H. B o r c h e r s , »Metallkunde 1I«, Sammlung Göschen, Bd. 433, 1952, S. l18.
DEF20999A 1956-08-09 1956-08-09 Verfahren und Vorrichtung zum Kaltverfestigen kreiszylindrischer Rohre, aus einem sich beim Kaltrecken verfestigenden Metall, insbesondere aus nichtrostendem Stahl Pending DE1171941B (de)

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