-
Verfahren zur möglichst abfallosen Herstellung von Blechscheiben Es
wurde schon vorgeschlagen, eine dicke kreisrunde Metallscheibe, die sich leicht
durch Zerlegung eines zylindrischen Blockes #erzeugen läßt, in rechtwinklig oder
in kleineren Winkeln zueinander stehenden Richtungen auszuwalzen, -um so eine dünnere
kreisrunde Blechscheibe von größerem Durchmesser zu erhalten. Dieser Vorschlag konnte
sich nicht durchsetzen. offenbar weil die Bedingungen-, die für ein brauchbares
Ergebnis nötig sind, nicht erkannt wurden. Es reicht nicht aus, daß man, wie es
nach diesem Vorschlag g-edacht ist sich nur auf den Druck bei der Umformung des
Werkstücks durch Walzen in den verschiedenen Richtungen verläßt, da hierbei, insbesondere
bei der Erzeugung arößerer Scheiben, Verzerrungen unausbleiblich sind, abgesehen
davon, daß der Vorschlag an sich überhaupt für eine fabrikationsmäßige Herstellung
sich noch nicht eignet. Nach einem anderen Vorschlag wird so verfahren, daß die
Walzschlitze der nacheinander in Tätigkeit tretenden Walzenpaare so bemessen sind,
daß in den einzelnen Walzstufen nacb dem jeweiligen Dreh-en des Werkstückes um go'
dieselbe prozentmäßige Verdünnung wie bei der vorangegangenen Walzstufe #entsteht.
Ist das Ausgangswerkstück genau kreisrund, so wird auf diese Weise auch im großtechnisehen
Betrieb wieder die genaue Kreisform der verdünnten und vergrößerten Scheibe auch
bei starker Vergrößerung gesichert. Daß dem so ist, beruht zunächst auf der Erkenntnis,
daß theoretisch sich der genaue Kreis üi eine g genaue Ellipse und diese wieder
in einen genauen Kreis zurückverwandeln muß. Nur bei Befolgung der angegebenen Vorschriften
wird dieser Bedingung entsprochen.
-
Der Erfindung gemäß wird dieses Verfahren sinngemäß bei der Wahl eines
von einem rechten Winkel abweichenden Schaltwinkels angewandt. Die Walzschlitze
(Stichgrößen) der nacheinander in Tätigkeit tretenden Walzenpaare werden demgemäß
so bemessen, daß in den einzelnen Walzstufen nach dem jeweiligen, mindestens bis
zur einmali-en Wiederherstellung der Kreisform wiederholten Drehen des Werkstückes
um einen von go' abweichenden Winkel dieselbe prozentmäßige Verdünnung wie bei der
vorangegangenen Walzstufe entsteht.
-
Einige Abweichungen von dieser in erster Linie geltenden Vorschrift
werden noch beschrieben werden.
-
Bei Befolgung der erfindungsgemäßen Vorschrift wird auch trotz der
Anwendung eines von go' abweichenden Schaltwinkels genau wie bei dem letzteren auch
im großtechnischen Betrieb immer wieder die genaue Kreisform der verdünnten und
vergrößerten Scheibe auch bei starker Vergrößerung erzielt. Ebenso wirkt die Breitung
der Scheibe in den verschiedenen Walzstichen nicht störend, weil sich auch hierbei
trotz der schief zueinander stehenden Walzrichtungen ein ausreichender Ausgleich
einstellt. Das Ausivalzen des Werkstückes in verschiedenen
schief
zueinander stehenden Richtungen kann sich unter Umständen besonders begiinstigeiid
auf das Gefüge der fertigen Scheibe a4M0 wirken.
-
Im einzelnen verfährt man zunächst wieder.. so, daß man das kreisförmige
dicke gangswerkstück mit einer bestimmten V -rdünnung auswalzt, wobei dann eine
Ellipse entsteht, deren größere Achse senkrecht zu den Walzenachsen steht. Dann
wird dieses ellipsenförmige Werkstück um seine senkrecht zu seiner Ebene verlaufende
Mittelachsü beispielsweise um einen Winkel von 45' ge-
dreht und nun in dieser
Lage ' durch Walzen ,aescbickt, deren Ringspalt so bemessen ist., daß dieselbe
prozentmäßige Verdünnung, und zwar beispielsweise von 25%, wie beim vorangegangenen
Stich sich ergibt. Dieser Vor-,gang wird zweimal wiederholt. Das Werkstück wird
also, nachdem es erstmalig die Ellipsenforrn erhalten hat, im ganzen dreimal um
je 45' gedreht und jedesmal anschließend durch Walzen geschickt, die eine prozentmäßig
mit dem ersten Auswalzen übereinstimmende Verdünnung bewirken. Das Werkstück hat
dann wieder die Form eine s* Kreises, dessen Durchmesser aber größer ist als der
große Durchmesser der erstmalig erzielten Ellipse.
-
Theoretisch ist der Winkel, um den man jedesmal 'das Werkstück zu
drehen hat, um es äus der Ellipsen- in die Kreisform überzuführen, beliebig, da
es immer nur von der Zahl der Wiederholungen des.Drehens um diesen Winkel mit anschließendem
weiterem Auswalzen abhängt, daß die Kreisform erreicht wird. Praktische Bedeutung
haben in erster Linie aber nur Winkel, die kleiner als go' und so ,-ewählt sind,
daß schon -bei wenigenWiederholungen die Rückbildung zur Kreisform beendet ist.
Nimmt man bei einer Verdünnung von 25% einen Winkel von 3o', so würde eine fünfmalige
Drehung, also insgesamt um i5o', notwendig sein, während bei dem angenommenen
' Winkel von 45' die dreimalige Drehung einen Gesamtivinkel. von I35r' ergibt.
-
Man kann bei den aufeinanderfolgenden Stichen, die zur weiteren Verdünnung
und Rückwandlung in die Kreisform dienen, auch unter sich verschiedene Drehwinkel.
anwenden, beispielsweise auch Drehwinkel von go', oder aber solche Winkel zwischenschalten,
die den vorher benutzten Drehwinkel zu go' ergänzen, Es kann aber auch zur Abkürzung
der Umwandlung irgendein Ergänzungswinkel, etwa am Schluß, eingeschaltet werden,
der noch für -die Erzielung der genauen Kreisform fehlt.
-
Statt bei jedem Stich mit derselben prozentmäßigen Verdünnung
zu arbeiten, kann auch der Prozentsatz gewechselt werden, wobei dann aber darauf
zu achten ist, daß die Annäherung an die Kreisform hierdurch nicht ,-,beeinträchtigt
wird. Sie kann unter Umstän-#len durch die Wahl einer stärkeren Verdün->(ng als
derjenigen eines vorangegangenen Stiches beschleunigt werden, so daß also dür #lGbsamtvorgang
der Rückwandlung zur Kreis-`forrn abgekürzt wird.
-
Die Anzahl der notwendigen Wiederholungen der Drehung um einen angenommenen
Winkel läßt sich zeichnerisch ermitteln, ebenso läßt sich zeichnerisch die Frage
lösen, ob sich ein angenommener Drehwink-el, überhaupt eignet, also nicht eine zu
große Anzahl von Wiederholungen der Drehschaltung und der Verdünnungen notwendig
macht. Ebenso läßt sich zeichnerisch ermitteln, ob die Einschaltung eines Ergänzungswinkels
zur baldigen Rückführung in die Kreisform zweckmäßig oder notwendig ist. Auch der
Einfluß wechselnder Verdünnungsgrade ist zeichnerisch festzustellen und in die Ermittlung,
wie die Kreisform zu erreichen ist, einbeziehbar. Aber auch rechnerische und selbstverständlich
auch empirische Ermittlungen sind mö,-lich.
-
An sich ist es einleuchtend, daß der Ge-
samtwinkel, um den
das Werkstück zur Rückwandlung in die Kreisform aus der Ellipsenform gedreht werden
muß, um so kleiner ist, je mehr er sich go' nähert. Bei Winkeln, die sich
o' nähern, tritt sogar zunächst eine Streckung der Ellipse, also eine Vergrößerung
der Abweichung von der Kreisform ein, an die sich dann aber später eine Annäherung
und Angleichung an die Kreisform anschließt. Diese an sich störende anfängliche
Überstreckung der Ellipse wird vermieden. wenn man Winkel anwendet, die sich in
der Nähe von 45' oder darüber befinden. Im übrigen dürften diejenigen Winkel zu
bevorzugen sein, bei deren Anwendung der überhaupt denkbare kleinste Gesamtdrehwinkel
ohne Bruchteil ein Vielfaches dieses Winkels darstellt, wie es bei den beispielsweise
an-und 3o' der gegebenen Winkeln von 45' Fall ist. Bei sehr vielen Winkeln würde
der an sich denkbare kleinste Gesamtdrehwinkel durch weitere Wiederholung überschritten
werden müssen, wenn man nicht den sonst verbleibenden Bruchteil durch einen andersgradigen
Ergänzungswinkel ausfüllen will, der dann unter Berücksichtigung der notwendigen
Verdünnung ermittelt werden müßte, ab-er auch wohl wegen der andersartigen Drehschaltung
vielleicht störend sein könnte.
-
In der Zeichnung ist das Beispiel eines Dreh-,vinkels von 45' durch
Darstellung der aufeinanderfolgenden Stufen der Rückwandlung der Ellipse zu einem
Kreis dargestellt, und zwar unter der Voraussetzung, daß in jeder Stufc prozentmäßig
dieselbe Verdün-C
nung, die hier Mit 25(),'o angenommen ist, ZD
vorgenommen wird.
-
Mit i ist die anfängliche Ellipse bezeichnet, die durch Auswalzen
des punktiert angedeuttten kreisförmigen Werkstückes entstanden ist. 2 ist die nach
Drehung um 45' entstandene, ebenfalls ellipsenförmige Zwischenstufe, 3 die
weitere ellipsenförmige Zwisclicnstu£e und 4 die zuletzt erzielte Kreisforin. Die
Zwischenformen sind, wie gesagt, zwar Ellipsen, von denen aber jede gegerr
die vorangegangene Ellipse verdreht ist. Das jeweilige Drehen um 45' ist so zu verstehen,
daß das aus dem vorangegangenen Stich entnommene ellipsenförmige Werkstück zwischen
das nächstfolgende Walzenpaar so eingeführtwird, daß, die große Ellipsenachse um
45' gegen die Walzrichtung gedreht ist, worauf dann das Werkstück gegen die Walzrichtun
wiederholt um weitere 45' gedreht wird, so daß es zuletzt gegen die Walzrichtung
um 135'
verdreht worden ist, während allerdings die ,große Achse der letzten
Ellipse gegen die Walzrichtung nur um 45' verdreht erscheint.
-
Der erwähnte Ergänzungswinkel ist nicht immer o-enau rein rechnerisch
zu ermitteln. Angenommen, ein Winkel von a' ergebe bei dreimaliger Wiederholung
fast die Kreisform, die also zu ihrer fertigen Ausbildung einen Gesamtwinkel von
b', der etwas größer als 3-a' ist, verlangt. Dann müßte also rechnerisch
für den vierten Stich, wenn man von der ersten Ellipse ausgeht, ein Winkel von b'-3-a."
gewählt werden. Da es aber, wie festgestellt wurde, für die Änderung des Verhältnisses
zwischen den beiden Achsen der Ellipse auch auf die Lage der Winkelhalbierenden
zur Walzenachse ankommt, die also bei einem kleineren Drehwinkel anders als bei
einem größeren Drehwinkel ist, so bedarf der Ergänzungswinkel einer gewissen empirischen
Korrektur.
-
Da bei jeder Wiederholung der Drehung mit anschließender Verdünnung
eine Vorgrößerung des Werkstückes nach beiden Ellipsenachsen hin entsteht und es
nur darauf ankommt, eine größere und dünnere kreisrund#e Endscheibe zu erhalten,-so
ist es auch nicht immer nötig, einen Stich mit einem Ergänzungswinkel vorzunehmen,
nur um die Zahl der Stiche zu verringern. Man wird also in solchen Fällen, in denen
ein Dreh"vinkel erst bei zahlreichen Wiederholungen der Drehschaltung einen die
Kreisforrn herbeiführenden Gesamtdrehwinkel erreicht, diese Wiederholung statt der
Einschaltung eines Ergänzungswinkels wählen können.
-
Erwähnenswert ist auch noch eine andere Möglichkeit. Man kann die
erstmalig erzielte Ellipse durch Drehen um einen beliebigen Winkel und anschließendes
Dünnerwalzen zunächst wiederum in eine andere, aber verschobene Ellipse von größerem
Inhalt umwandeln, das Werkstück dann so drehen, daß die größere Ellipsenachse parallel
zu den Walzen liegt, und nun das Werkstück in dieser Lage mit einer geänderten prozentmäßigen
Verdünnung auswalzen, wobei also die Strekkung in einer Richtung von go' zu der
größeren Achse erfolgt, wie es gemäß Patent 64g631 immer geschieht. Die prozentmäßig
geänderte Verdünnung muß so bemessen sein, daß sich aus der gegenüber der ursprünglichen
Ellipse bereits veränderten Ellipse jetzt die Kreisform ergibt. je nach der Größe
des vorangegangenen Drch##,inkels muß die Reduktion prozentmäßig größer oder kleiner
sein. Beispielsweise würde sie beieineni Drehwinkel von 45', der bereits eine größere
Annäherung an die Kreisform ergibt, kleiner, bei einem Winkel von 30'-. aber., der
eine größere Abweichung von der Kreisform zur Folge hat, größer bemessen werden.
-
In allen Fällen wird man durch zeichnerische oder empirische Vorbereitung
oder auch rein rechnerisch in der Lage sein, rückwärts für eine verlangte kreisrunde
Scheibe mit bestimmtem Durchmesser und bestimmter Stärke zu ermitteln, welche Abmessungen
das Ausgangswerkstück haben muß je nachdem die Behandlung gedacht ist. Wenn
es darauf ZD ZD ankommt, die jeweilige Lage der Zwischenstufen zu den Walzenachsen
und die Ellipsenabmessungen (denn es handelt sich stets um Ellipsen) der einzelnen
Zwischenformen zu ermitteln, so läßt sich dies durch die gemachte Feststellung erleichtern,
daß die große Achse der jeweils zu erwalzendün Ellipse in der Richtung der Halbierenden
des benutzten Drehwinkels sich erstreckt und daß die Größen, die das Verhältnis
zwischen der großen und der kleinen Achse der jeweiligen Ellipse angeben, sich auf
einer Sinuslinie als Ordinaten abgreifen lassen.
-
Es ist auch denkbar, daß man je nach dem Fall für den _jeweiligen
Airwendungszweck eines Bleches von Ellipsenform bedarf. Auch in einem solchen Fall
wird man natürlich das Verfahren nicht bis zur Wiederholung der Kreisform fortsetzen,
sondern bei Erzielung der gewünschten Ellipsenform mit den gewünschten Abmessungen
das Verfahren abschließen.
-
Aus diesen Darlegungen ergibt sich die allgemeinere erfinderische
Regel, daß bei einem Verfahren zur möglichst abfallosen Herstellung von Blechscheiben
durch Auswalzen einer dickeren kreisrunden Scheibe von kleinerem Durchmesser in
verschiedenen, um einen von go' abweichenden Winkel -,eg#eneinander versetzten Richtungen
die Walzschlitze (Stichgrößen) der nacheinander in
Tätigkeit tretenden
Walzenpaare so bemessen werden, daß sich in den einzelnen Walzstufen die bestimmten
prozentmäßigen Verdümiune aen und damit Formen ergeben, die zum Schluß zu der gewollten
Endform führen. I# jedem Fall wirken an dem Endergebnis die bestimmten Bemessungen
der Walzschlitze entsprechend den bestimmten prozentmäßigen Verdünnungen entscheidend
mit, während es für die geordnete fabrikationsmäßige Herbeifühi#ung des Umwandlungsvorgangs
nicht ausreicht, sich nur auf den Walzdruck zu verlassen und verschiedene UmwantIlungsstufen
wahllos aneinander anzureihen.