DE1097391B - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von rohrfoermigen und offenen, aus mehreren Teilprofilen zusammengefuegten und laengsnahtverschweissten Profilen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Es ist ein Verfahren zum Herstellen eines aus mehreren Teilprofilen zusammengefügten offenen Profils bekannt, bei dem die einzelnen Teilprofile mit in dieselbe Richtung zeigenden offenen Seiten fortschreitend nebeneinander in einem einzigen Walzwerk aus bandförmigem Material geformt und danach unter Verdrillen eines Teiles von ihnen um die Längsachse zum Gesamtprofil zusammengeführt und verbunden werden. Dieses bekannte Verfahren wurde zum Herstellen von stromführenden Leitschienen für Obusse vorgeschlagen. Die Teilprofile bestehen aus verschiedenem Material, und zwar aus Blech und mit Isoliermaterial umhüllten Kupferfolien; ihre Verbindung erfolgt durch Einbiegen und Bördeln.

Die Erfindung bezieht sich demgegenüber auf die Herstellung von rohrförmigen und offenen Profilen, insbesondere von Rohren, wobei zwei oder mehrere Metallblechstreifen zu Teil- bzw. Vorprofilen geformt und diese Vorprofile sodann unter Bildung der erwünschten Profilform miteinander verschweißt werden. So pflegt man beispielsweise in der Rohrherstellung zunächst zwei im Querschnitt halbkreisförmige Rinnenprofile herzustellen, diese zusammenzuführen und dann mittels Widerstandsschweißung zu verbinden. Das Verschweißen der beiden halbkreisförmigen Profile erfolgt dabei derart, daß die beiden Schweißnähte senkrecht übereinanderliegen. Um hierbei kontinuierlich arbeiten zu können, mußte man je ein besonderes Walzwerk mit lotrechten Wellen für die Formung jedes der beiden Streifen zu einem Vorprofil verwenden und diese synchronisieren. Für jeden Rohrquerschnitt sind eigene Werkzeugsätze (Formrollen, Elektrodenrollen usw.) erforderlich. Bei einem Programmwechsel sind daher erhebliche Umbauzeiten an zwei Walzwerken für das Wechseln der Werkzeuge aufzuwenden, so daß die Herstellung kleinerer Men-' gen unwirtschaftlich und der Ausnutzungsgrad einer solchen Anlage gering ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kontinuierliches Herstellen von Profilen, insbesondere Rohren oder Hohlprofilen, zu ermöglichen, bei dem die angeführten Mangel vermieden, d. h. die Anlagekosten und Umbauzeiten vermindert und Stillstandszeiten möglichst weitgehend vermieden werden.

Erfindungsgemäß wird dies durch die Anwendung des eingangs in Verbindung mit dem Herstellen von Obus-Drähten beschriebenen Verfahrens zum kontinuierlichen Herstellen von aus mehreren Teilprofilen zusammengefügten Profilen erreicht, bei dem die einzelnen Teilprofile mit in dieselbe Richtung zeigenden offenen Seiten fortschreitend nebeneinander und daher unter Benutzung eines einzigen Walzwerks aus Band geformt und danach unter Verdrillen eines Teiles von ihnen um die Längsachse zum Gesamtprofil zusammen-Verfahren und Vorrichtung
zum kontinuierlichen Herstellen
von rohrförmigen und offenen,
aus mehreren Teilprofilen zusammengefügten und längsnahtverschweißten
Profilen

Anmelder:
Alfred Wögerbauer, Linz (Österreich)

Vertreter: Dipl.-Ing. W. Meissner, Berlin-Grunewald, und Dipl.-Ing. H. Tischer, München 2, Tal 71,

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Österreich vom 5. April 1957

Alfred Wögerbauer, Linz (Österreich),
ist als Erfinder genannt worden

geführt und verbunden werden. Durch die Anwendung jenes bekannten Vorgehens wird nun auch bei der Herstellung der hier in Rede stehenden nahtgeschweißten Profile, z. B. Rohre, erreicht, daß man mit einem einzigen Walzwerk auskommt und damit zu geringeren Anlagekosten und Umbauzeiten gelangt. Abweichend von dem bekannten Vorgehen ist es im Falle der Erfindung erforderlich, nach dem Formen der Teilprofile mindestens eines von ihnen in eine Lage zu verdrillen, in der sich die freien Kanten sämtlicher Teilprofile zur Bildung des Hohlprofils und zum anschließenden stampfen Verschweißen der Kanten unmittelbar gegenüberstehen.

Es werden also zum Unterschied von dem beim Herstellen von Rohren bisher üblichen Vorgehen alle Teil- bzw. Vorprofile, die zusammen nach Verschweißung das erwünschte Profil ergeben, auf derselben Formstrecke bzw. Walzstrecke gebildet. Verglichen mit der früheren Arbeitsweise sind daher in jedem Gerüst der Walzstrecke zwei Stempel- und zwei Gesenkrollen angeordnet, so daß man mit der halben Anzahl von Gerüsten auskommt. Erst am Ende der Form- bzw. Walzstrecke werden die parallel in gleicher Ebene nebeneinanderlaufenden Teil- bzw. Vorprofile oder mindestens eines von ihnen so gegen-

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einander verdrillt, daß die zu verschweißenden Kanten zusammengeführt werden. Um die hierbei gegebenenfalls auftretenden Spannungen gering zu halten, wird die Einrichtung zum Verdrillen nicht unmittelbar hinter den Formeinrichtungen der Vorprofile angeordnet, sondern dazwischen ein angemessener Abstand vorgesehen.

Die Erfindung kann mit Vorteil zur Herstellung von Hohlprofilen, wie Rundrohren, Rechteckrohren, Dreieckrohren, Sechseckrohren od. dgl., oder zur Herstellung von offenen Profilen, z. B. Kreuzprofilen, verwendet werden. Bei der Herstellung von Rundrohren und Rechteckrohren werden im allgemeinen beide der rinnenförmigen oder winkelförmigen Teil- bzw. Vorprofile, und zwar das eine im Uhrzeigersinn und das andere im Gegenuhrzeigersinn, verdrillt; es ist jedoch auch möglich, nur eines der Teilprofile zu verdrillen, um die Stellung zu scharren, in der sich die zu verschweißenden Kanten einander unmittelbar gegenüberstehen. Die zu verschweißenden Kanten müssen keine Endkanten der Teil-bzw. Vorprofile sein. Bei der Herstellung von Kreuzprofilen aus winkelförmigen Vorprofilen kann man erfindungsgemäß auch so vorgehen, daß man die durch die Abwinkelung gebildeten Kanten Rücken an Rücken zusammenführt und mittels einer Schweißnaht verbindet.

Eines der wichtigsten und bevorzugten Anwendungsgebiete der Erfindung ist die Herstellung von Rundrohren mit beliebig wählbarem Durchmesser aus Streifen, die zu rinnenförmigen Vorprofilen geformt werden. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung erhalten die Streifen eine Form, die im Querschnitt aus je zwei Viertelkreisbögen mit einem dazwischenliegenden Flachstück wählbarer Länge besteht. Diese Vorprofile werden am Ende der Formstrecke um je 90° aus ihrer Lageebene so zueinander verdrillt, daß ihre Kanten einander gegenüberstehen, und unter Bildung eines Flachovalrohres durch zwei Schweißnähte verbunden; anschließend wird das Flachovalrohr zu einem Rundrohr umgeformt, wie es an sich grundsätzlich bekannt ist. Es können mit der Erfindung alle Rohrquerschnitte mit den gleichen, im Querschnitt viertelkreisförmigen Formungsteilen hergestellt werden, indem nur das Flachstück zwischen diesen beiden viertelkreisförmig ausgebildeten Formungsteilen ausgetauscht wird, was mit einem sehr geringen Arbeitsund Kostenaufwand möglich ist. Die auf diese Weise herstellbaren Rohre mit kleinstem Durchmesser erhält man, wenn man das flache Zwischenstück ganz wegläßt; der Durchmesser eines solchen Rohres ist 2r, wenn r den Radius der im Querschnitt viertelkreisförmigen Formungsstücke bedeutet. Die Rohre mit größtem Durchmesser erhält man, wenn man die längsten flachen Zwischenstücke, die auf der Welle zwischen den beiden im Querschnitt viertelkreisförmigen Formungsstücken noch Platz finden, einsetzt. Wenn / die Länge der flachen Zwischenstücke und r den Radius der viertelkreisförmigen Formungsteile bedeutet, ist der Durchmesser des herzustellenden

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Rohres 2r+—.
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Dieses Vorgehen ist bei Rohren mit einer Schweißnaht grundsätzlich vorbekannt. Hier wird auch ein in der Querschnittsbreite ständig gleichbleibendes, flachovalartiges Vorprofil erzeugt, bei dem nur die flachen Bereiche der Querschnittslänge entsprechend dem jeweils gewünschten Durchmesser des Rundrohres variiert werden, während die auf der einen Seite runden und auf der anderen Seite über Rundungen in ebene Bereiche übergehenden Verbindungsstrecken der Flachteile und damit die Umgebung der Nahtstelle immer dieselbe Form beibehalten. Unterschiedlich ist insoweit beim Erfindungsgegenstand der vollkommen symmetrisch flachoval gestaltete Querschnitt des — im Gegensatz zu dem bekannten Fall zweiteiligen — Vorprofils, der eine stabilere Lage der zu verbindenden Kanten beim Schweiß Vorgang bewirkt, als dies bei dem bekannten flachovalartigen Vorprofil der Fall ist, das im Schlitzkantenbereich eben ist.

ίο Die Umformung eines· bei Verwendung von flachen" Zwischenstücken hergestellten Flachovalrohres zu einem Rundrohr kann in bekannter Weise hinter der Schweißmaschine mittels einer Formeinrichtung, beispielsweise mittels einer Mehrwalzenkalibriermaschine, durchgeführt werden. Man kann diese Umformung zu einem Rundrohr aber zu einem beliebigen Zeitpunkt vornehmen. In manchen Fällen ist es vorteilhafter, die Flachovalrohre als solche zu stapeln oder zu versenden, da sie in diesem Zustand weniger Platz einnehmen, und die Umformung zum Rundrohr erst vor endgültiger Verwendung, z. B. an der Baustelle, vorzunehmen.

Das für die Herstellung von Rundrohren beschriebene Verfahren ist ohne wesentliche Änderungen auch für Rechteckrohre, Sechskantrohre und ähnliche Querschnitte anwendbar. Bei der Herstellung von Rechteckrohren können U-förmig geformt Vorprofile für Rechtecke verschiedenen Querschnittes mit den gleichen Werkzeugen, z. B. Formwalzen, gefertigt werden, wenn deren Abstände auf den Wellen der Formmaschinen sinngemäß verstellt werden. Zwischen den Formwalzen können zylindrische Zwischenrollen angeordnet werden. Zum Aufbringen solcher Zwischenrollen auf die Wellen müssen im allgemeinen die Außenständer der Formwalzmaschinen und alle vorgesetzten Rollen entfernt werden. Um dies zu vermeiden, sieht eine im folgenden noch genauer beschriebene, besondere Ausgestaltung der Erfindung zweiteilige Zwischenrollen vor. Diese sitzen z. B. mit einem Konus zwischen den eigentlichen Formwalzen und werden von ihnen gehalten. Beim Umbau auf eine andere Größe können dann die Außenständer der Formwalzmaschine stehenbleiben. Es braucht nur die Werkzeugbefestigung gelöst und wieder angezogen zu werden.

Sollen nach der Erfindung Quadratrohre oder Rohre mit annähernd quadratischem Querschnitt hergestellt, werden, so kann man diese als Rechtecke betrachten und gemäß dem bereits angegebenen Verfahren herstellen. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, Quadratrohre durch Zusammenschweißen zweier Winkelprofile herzustellen. Hierbei werden zwei nebeneinander geformte Winkel um 90° gegeneinander verdrillt, mit den freien Kanten zusammengeführt und sodann die Kanten miteinander verschweißt. Mit diesem Verfahren können Quadratrohre verschiedener Abmessungen hergestellt werden, ohne daß wesentliche Umstellungen an den Werkzeugen, z. B. Vorprofilformrollen, vorgenommen werden müssen. Nach dem Schweißen können die Quadratrohre durch Kalibrierwerkzeuge (Ziehsteine, Formrollen), die beim Programmwecheel nur einer Anstellung, nicht aber eines Werkzeugwechsels bedürfen, auf enge Maßtoleranzen gebracht werden. Es können also sämtliche Quadratrohre, die in den Dimensionsbereich der Anlage fallen, mit einem Universalwerkzeugsatz hergestellt werden. Bei relativ scharfkantigen Quadratrohren (Eckradius kleiner als zweifache Wanddicke) sieht die Erfindung vor, daß die winkelförmigen Vorprofile nur durch Abschrägen der Kanten (Walzen oder Hobeln) zur

Schweißung vorbereitet werden. Bei der Herstellung von Quadratrohren mit stärker gerundeten Kanten kann man dagegen auch so vorgehen, daß zunächst die Kanten des flachen Ausgangsstreifens um etwa 45° angebogen und anschließend die Winkel geformt werden. Während im ersteren Fall zwei Winkelnähte die Vorprofile zu einem Quadratrohr verbinden, handelt es sich im zweiten Fall um eine Verbindung mittels Stumpfnähten.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht die Herstellung von Dreieckrohren aus drei Streifen vor. Bei dieser Ausführungsform werden die Ränder dreier Streifen um etwa 60° aufgebogen. Während der Mittelstreifen unverdrillt durch die Anlage läuft, werden die beiden äußeren Streifen zueinander um 120° verdrillt, so daß sich je zwei Vorprofilkanten gegenüberstehen. Wird die Schweißung als Widerstandsschweißung ausgeführt, so können entweder drei Schweißtransformatoren, die von je einer Phase eines Drehstromnetzes gespeist werden, vorgesehen werden, oder es können drei Schweißstellen parallel an der gleichen Wechselstromphase angeschlossen sein.

Die Schweißung kann nach einem beliebigen Verfahren durchgeführt werden. Als besonders geeignet haben sich die konduktive und die induktive Variante der elektrischen Kerbeffektschweißung erwiesen. Verfahren dieser Art sind bekannt. Es können mit diesen Verfahren beliebige metallische Werkstoffe, wie unlegierte und legierte Stähle, Chromstähle, Aluminium- und Magnesiumlegierungen, Titan, Kupfer u. a., geschweißt werden.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird Vorsorge getroffen, daß die verschiedenen Schweißnähte, die zur Bildung des gewünschten Profils gelegt werden, untereinander gleichwertig sind. Erfindungsgemäß können zu diesem Zweck bei der konduktiven Kerbeffektschweißung die Elektrodenrollen schwenkbar angeordnet sein. Ist z. B. die obere Naht kühler als die untere, so werden die Elektrodenrollen derart geschwenkt, daß sich ihr Abstand auf der oberen Seite verringert. Dadurch verringert sich der elektrische Widerstand der oberen Schweißstelle (kürzerer Kerb); der Strom und die Schweißtemperatur steigen an. Das Schwenken kann durch einen (vom Schweißer oder automatisch betätigten) Mechanismus erfolgen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele für die Durchführung der Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Gesamtanlage im Aufriß und

Fig. 2 im Grundriß, die zur Herstellung von Rundrohren dient;

Fig. 3 zeigt zehn Querschnitte I bis X der Streifen, der Vorprofile und des Rohres und erläutert fortschreitend die einzelnen charakteristischen Stadien des Herstellungsverlaufes;

Fig. 4 gibt in ähnlicher Weise wie die Fig. 3 sieben Querschnitte von Streifen, Vorprofilen und einem Rechteckrohr wieder, welche die charakteristischen Stadien der Herstellung eines solchen Rechteckrohres bezeichnen;

Fig. 5 zeigt sieben Querschnitte bei der Herstellung eines Quadratrohres nach dem gleichen Schema wie die Fig. 4;

Fig. 6 zeigt eine Einzelheit bei dem Verschweißen von winkelförmigen Vorprofilen zu einem Quadratrohr;

Fig. 7 zeigt eine Einzelheit nach dem Verschweißen solcher winkelförmiger Vorprofile zu einem Quadratrohr ; Fig. 8 stellt sieben Querschnitte der Herstellung eines Quadratrohres nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung dar;

Fig. 9 zeigt sechs Querschnitte bei der Herstellung eines Dreieckrohres, die den charakteristischen Herstellungsstadien des Verfahrens entsprechen;

Fig. 10 zeigt ebenfalls sechs charakteristische Querschnitte bei der Herstellung eines Dreieckrohres nach einer anderen Ausführungsform des Verfahrens;

Fig. 11 erläutert sechs charakteristische Querschnitte bei der Herstellung eines offenen Profils aus zwei Streifen;

Fig. 12 ist ein schematischer Vertikalschnitt durch eine Formungseinrichtung entlang der Linie XII-XII der Fig. 2;

Fig. 13 zeigt eine geteilte Zwischenrolle in Ansicht und im Schnitt;

Fig. 14 ist ein schematischer vertikaler Schnitt durch die Schweißeinrichtung, etwa entlang der Linie XIV-XIV der Fig. 2; in

Fig. 15 und 16 ist in schematischer Weise das Prinzip von vorzugsweise anzuwendenden Schweißverfahren erläutert.

Im Beispiel nach den Fig. 1 und 2 dienen als Vormaterial für die kontinuierliche Herstellung von Rundrohren zwei möglichst lange Bänder aus Stahlblech, die, zu Bunden 1 und 2 gehaspelt, am Kopf der Anlage angeordnet werden. Mit Hilfe einer Stumpfschweißeinrichtung 3 werden die Enden der verbrauchten Bunde in bekannter Weise mit den Anfängen der folgenden neuen Bunde zu endlosen Bändern vereinigt, die z. B. über eine (nicht gezeichnete) Schlaufe der Anlage zugeführt werden. Der intermittierend arbeitende Treibrollensatz 4 dient zur Umlenkung und Bildung der Schlaufe. Der Rollensatz 5 lenkt die Bänder erneut um und führt sie kontinuierlich der weiteren Anlage zu. Eine hoch-tief-verstellbare Doppelrolle 6 kann zur Entspannung der Bänder benutzt werden. Handelt es sich um verzunderte, also warmgewalzte Bänder, so kann der durch die Rollen 4, 5 und 6 gelockerte Zunder in einer Reinigungseinrichtung 7 z. B. durch Bürsten gesäubert werden. In den hintereinander angeordneten Rollenpaaren 8/9, 10/11, 12/13 und 14/15 der Formstrecke werden die beiden Bänder stufenweise fortschreitend zu den Halbschalen 16 und 17 umgeformt. An Stelle der Formrollen könnten auch Ziehmatrizen od. dgl. verwendet werden, es muß jedoch für den Vortrieb der Bänder, z. B. durch Treibrollen, vorgesorgt sein.

Nach Passieren der Formeinrichtungen werden die parallel nebeneinanderlaufenden Vorprofile um je 90° verdrillt. Das rechte Vorprofil 16 wird entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn, das linke Vorprofil 17 im Uhrzeigersinn gedreht und beide konvergierend so zusammengeführt, daß sich die bisher äußeren und bisher inneren Kanten der Vorprofile gegenüberstehen. Sodann erfolgt die gleichzeitige, fortschreitende Schweißung der beiden Nähte. Hierzu eignen sich, wie erwähnt, eine Reihe von Schweißverfahren. Es ist möglich, mit autogener Gasschmelzschweißung, mit elektrischer Lichtbogenschweißung, mit elektrischer Widerstandsschweißung (Johnston - Verfahren) oder anderen Schweißverfahren zu arbeiten.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Schweißung mit der konduktiven Variante der elektrischen Kerbeffektschweißung. Es könnte aber auch deren induktive Variante vorgesehen werden. In den Fig. 15 und 16 sind diese beiden Varianten schematisch erläutert. Das Prinzip besteht darin, daß bei konduktiver oder induktiver Zuführung des elektrischen

Stromes in der Weise, daß der Strom den zwischen den zu verbindenden Teilen gebildeten Kerb umfließen muß, eine so hohe Stromkonzentration auftritt, daß die für die Schmelzung des Metalls erforderliche Erhitzung eintritt. Diese Art des Schweißens hat sich für das erfindungsgemäße Verfahren als besonders vorteilhaft gezeigt.

Bei dem Beispiel nach Fig. 1 und 2 werden die Vorprofile nach dem Verdrillen durch zwei Rollenpaare 18/19 und 20/21 geführt. Diese sind in Querrichtung verstellbar, wie durch die Doppelpfeile angedeutet ist. Die inneren Rollen 19 und 20 wirken als Spreizrollen und drücken gemeinsam mit dem in Längsrichtung verstellbaren Dorn 22 die Vorprofile 16 und 17 an die Schweißstromrollen 23 und 24. Im Punkt 25 treffen sich die Kanten der Vorprofile und verschweißen. Die beiden Schweißstromrollen erhalten über eine (nicht gezeichnete) Stromquelle einen elektrischen Hochstrom niedriger Spannung zugeführt, der von einer Rolle zur anderen den Umweg über die beiden zu schweißenden Stellen der Vorprofile machen muß und dort infolge des Kerbeffektes eine hohe Stromkonzentration mit entsprechender Erhitzung verursacht. Um ein Abgleiten der Kanten aneinander (Versetzen) zu verhindern und die Schweißnaht warm zu formen, sind hinter den Schweißnahtspitzen Druckrollen 26 und 27 (Fig. 1) angeordnet. Zwei Schneidwerkzeuge 28 und 29 entfernen sodann den äußeren Schweißgrat. In ähnlicher Weise können die Schweißnähte innen bearbeitet werden, wobei die erfindungsgemäße Anordnung gegenüber der Anordnung für Einnahtrohre durch beste Zugänglichkeit und kurze Hebelarme entscheidende Vorteile bietet.

Der Schweißeinrichtung ist in nicht zur Erfindung gehöriger Weise eine Einrichtung zur Wärmebehandlung 30 nachgeordnet. Dies kann entweder eine Kühleinrichtung oder ein Nachwärmgerät sein. Sie kann auch unbenutzt bleiben.

Das Rohr verläßt die Schweiß einrichtung als hochkant gestelltes Flachovalrohr. In den Rollenpaaren 31/32, 33/34, 35/36 wird das Flachovalrohr stufenweise zu einem Rundrohr umgeformt und mit Hilfe der vier in einer Ebene liegenden Rollen 37 bis 40 kalibriert.

Das Umformen der Flachovalrohre zu Rundrohren kann auch in bekannter Weise nach anderen Verfahren, wie Ziehen oder Expandieren, erfolgen. Bei großen Entfernungen zwischen Herstellungs- und Verwendungsort ist es möglich, die bessere Stapelmöglichkeit und den kleineren Frachtraum der Flachovalrohre zu nutzen und das Umformen erst nahe dem Verwendungsort durchzuführen.

Der dargestellten Anlage kann in üblicher Weise eine mitlaufende Einrichtung zum Ablängen nachgeordnet sein.

Die einzelnen charakteristischen Stadien der erfindungsgemäßen Herstellung von Rundrohren aus zwei Flachstreifen sind der Fig. 3 zu entnehmen. Diese zeigt im Schnitt I (entsprechend der Schnittlinie I-I der Fig. 2) die unverformten Flachstreifen, in den Schnitten // und /// ( entsprechend den Schnittlinien H-II und III-III der Fig. 2) Zwischenstation der Vorprofile, im Schnitt IV (entsprechend der Schnittlinie IV-IV der Fig. 2) die endgültige Form der Vorprofile, im Schnitt V (entsprechend der Schnittlinie V-V der Fig. 2) die Vorprofile um je 45° gegeneinander verdrillt, im Schnitt VI (entsprechend der Schnittlinie VI-VI der Fig. 2) die Vorprofile um je 90° verdrillt kurz vor der Schweißung, im Schnitt VII (entsprechend der Schnittlinie VII-VII der Fig. 2) das fertiggeschweißte Rohr in Flachovalform, in den Schnitten VIII und IX (entsprechend den Schnittlinien VIII-VIII und IX-IX der Fig. 2) Zwischenstadien der Umformung vom Flachovalrohr zum Rundrohr und schließlich im Schnitt X (entsprechend der Schnittlinie X-X der Fig. 2) das fertige Rundrohr. Nach dem Schema der Fig. 3 zeigt Fig. 4 die einzelnen charakteristischen Stadien bei der Herstellung von Rechteckrohren aus zwei Flachstreifen, die zunächst zu U-Profilen geformt und dann fortschreitend um 90° verdrillt und verschweißt werden.

Die Fig. 5 gibt in gleicher schematischer Darstellung die Herstellungsstadien von relativ scharfkantigen Quadratrohren aus zwei Flachstreifen wieder, wobei die Streifen zu winkelförmigen Vorprofilen geformt und um 90° zueinander verdrillt werden. Wenn solche relativ scharfkantigen Quadratrohre hergestellt werden sollen, muß, wie aus der Darstellung ersichtlich, eine Winkelschweißung vorgenommen werden.

Die Vorbereitung der Kanten der Vorprofile für diese Schweißung kann durch Abschrägen oder Schaben an irgendeiner Stelle beim Durchgang durch die Formungsrollen erfolgen.

In Fig. 6 sind im vergrößerten Maßstab zwei an den Kanten der Schenkel 41, 42 abgeschrägte, winkelförmige Vorprofile unmittelbar vor der Verschweißung dargestellt. Die Vorprofile berühren sich zunächst mit den durch die inneren Abschrägungen gebildeten Flächen. Bei der nun folgenden Schweißung wird entlang der beiden Schweißnähte das engschraffiert gezeichnete Material aufgeschmolzen und durch Druckanwendung verdrängt. Erfindungsgemäß weist die der Schweißstelle nachgeordnete Druckrolle das Profil 43 auf, so daß die verschweisten Quadratrohrkanten die gleichen Rundungen erhalten, welche die unverschweißten Kanten 44 und 45 beim Formen der Vorprofile angenommen haben. Fig. 7 stellt ein Quadratrohr mit in dieser Weise verschweißten Kanten nach Passieren der Druckrolle dar. Der dabei entstehende Innengrat 46 kann entweder belassen oder entfernt werden.

Fig. 8 zeigt in gleicher Darstellung die charakteristischen Herstellungsstadien der Herstellung eines Quadratrohres mit abgerundeten Kanten aus zwei Flachstreifen, die zu winkelförmigen Vorprofilen geformt und um 90° zueinander verdrillt werden. Bei dieser Ausführungsform werden durch eine entsprechende Ausbildung der Formwalzen die Kanten der Vorprofile aufgebogen, so daß nach der Verdrillung der Vorprofile um je 90° die Kanten stumpf aufeinandertreffen. Hier ist also keine Abschrägung der Kanten vor der Verschweißung nötig. Die nach dieser Ausführungsform hergestellten Rohre haben stärker abgerundete Kanten als jene, die gemäß der Ausführungsform nach Fig. 5 bis 7 hergestellt sind.

Fig. 9 zeigt in ähnlicher Darstellung wie früher die charakteristischen Herstellungsstadien eines Dreieckrohres mit abgerundeten Kanten aus drei Streifen. Die Streifen werden zunächst durch die Formungseinrichtung etwas aufgebogen und drei im Querschnitt etwa trogförmige Vorprofile geformt. Dann werden die beiden äußeren Profile um je 120° zueinander verdrillt, während das mittlere Profil unverdrillt bleibt, und die stumpf aufeinandertreffenden Kanten durch drei Schweißnähte miteinander verbunden.

Fig. 10 gibt in gleicher Darstellung die charakteristischen Herstellungsstadien eines relativ scharfkantigen Dreieckrohres aus drei Streifen wieder. Wie ersichtlich, werden zunächst drei winkelförmige Vorprofile mit einem Öffnungswinkel von 60° geformt und

die beiden äußeren Vorprofile wieder um je 120° zueinander verdrillt, während das mittlere Vorprofil unverdrillt bleibt. Die stumpf aufeinandertreffenden Kanten werden miteinander verschweißt. Zum Unterschied gegen die Ausführungsform nach Fig. 9 liegen die Schweißnähte nicht an den Kanten, sondern etwa in der Mitte der Flächen des Dreieckrohres.

Fig. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in ähnlicher Darstellung, die zur Herstellung von offenen Profilen verwendet werden kann. Bei diesem Beispiel wird ein Kreuzprofil aus zwei flachen Streifen hergestellt. Die Streifen werden zunächst zu winkelförmigen Vorprofilen geformt und dann um 90° so verdrillt, daß sie Rücken an Rücken aneinanderzuliegen kommen. Mittels einer Schweißnaht werden dann diese Kanten unter Bildung eines Kreuzprofils verschweißt.

In Fig. 12 ist eine mit Vorteil für das erfindungsgemäße Verfahren anwendbare Formungseinrichtung dargestellt, die zum Formen von Rinnenprofilen für die Herstellung von Rundrohren über das Zwischenstadium eines Flachovalrohres gemäß Fig. 3 dient. Die Vorrichtung umfaßt einen (nicht dargestellten) Ständer, in dem die obere Welle 47 und die untere Welle 48 gelagert sind. Mit der oberen Welle 47 ist der Stempelrollensatz und mit der unteren Welle 48 der Gesenkrollensatz fest verbunden. Der S temp el rollensatz besteht aus den Arbeitsscheiben 49 und 50, der Zwischenrolle 51 und den Distanzringen 52 und 53. Der Gesenkrollensatz besteht aus den Arbeitsrollen 54 und 55 sowie einer Zwischenrolle 56.

Wie ersichtlich, besitzen die Arbeitsscheiben 49 und 50 und die mit diesen zusammenarbeitenden Arbeitsrollen 54 und 55 eine im Querschnitt viertelkreisförmige Arbeitsfläche, so daß dem Streifen 58 an den Randteilen ein im Querschnitt viertelkreisförmiges Profil verliehen wird. Die zylindrischen Zwischenrollen 51 und 56 sind in an sich bekannter Weise auswechselbar; ihre Länge entspricht der Länge des flachen Zwischenstückes zwischen den viertelkreisförmigen Krümmungen des herzustellenden Vorprofils.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform können die zylindrischen Zwischenrollen in an sich bekannter Weise zweiteilig ausgeführt sein, wie es in Fig. 13 für die Zwischenrolle 56 des Gesenkrollensatzes erläutert ist. Die Zwischenrolle kann aus zwei Halbschalen 56 und 56' bestehen, die auf der Welle 48 befestigt sind. Als Befestigungsmittel können Bolzen oder Haltestifte (nicht dargestellt) benutzt werden. Sehr vorteilhaft ist jedoch die in den Fig. 12 und 13 dargestellte Befestigungsmöglichkeit, wobei die Teile 56 und 56' der Zwischenrolle an beiden Enden (57 und 57') dachförmig abgeschrägt und die Arbeitsrollen 54 und 55 ebenfalls dementsprechend konisch ausgebildet sind. Die konischen Teile der Arbeitsrollen 54 und 55 übergreifen, wie aus Fig. 12 ersichtlich, die dachförmig abgeschrägten Teile der Zwischenrolle und halten die beiden Teile 56 und 56' auf der Welle 48 fest. Diese zweiteilige Ausführungsform der Zwischenrollen ist beim Austauschen der Zwischenrollen, was bei Änderung des Durchmessers des herzustellenden Rohres vorgenommen werden muß, von großem Vorteil; denn man braucht hierzu nichts weiter zu tun, als die Befestigung der Arbeitsrollen 54 und 55 zu lokkern und diese auseinanderzuschieben, sodann die beiden Halbschalen der nächsten Zwischenrolle auf die Welle aufzulegen und die Befestigung der Teile 54 und 55 wieder anzuziehen. Die Arbeitsrollen 54 und 55 selbst werden jedoch nie ausgewechselt, und die Teile des Ständers, in dem die Welle 48 gelagert ist, brauchen bei einem Programmwechsel ebenfalls nie entfernt zu werden.

In gleicher Weise wie die Zwischenrolle 56 des Gesenkrollensatzes kann auch die zylindrische Zwischenrolle 51 des Stempelrollensatzes geteilt ausgeführt sein, obwohl dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Die Stempelrollen 49 und 50 brauchen nur ausgetauscht zu werden, wenn die Wandstärke des herzustellenden Rohres geändert werden soll. Sonst wird bei einer Änderung des Rohrdurchmessers, ebenso wie beim Gesenkrollensatz, nur die Zwischenrolle 51 ausgetauscht. In jedem Fall ist hervorzuheben, daß bei Verwendung dieser Vorrichtung im Gegensatz zu den bekannten Einrichtungen nur ein relativ kleiner Werkzeugbestand erforderlich ist und die Montagearbeiten bei einem Programm wechsel auf ein Minimum herabgesetzt sind.

Wie bereits kurz erwähnt, wird nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung Vorsorge getroffen, daß für die Schweißnähte, die zur Bildung des gewünschten Profils gelegt werden, eine gleichmäßige Güte gewährleistet wird. Es werden Maßnahmen getroffen, welche gleiche Schweißtemperaturen sichern. Wird z. B. die konduktive Variante der elektrischen Kerbeffektschweißung zur Herstellung von Rundrohren gemäß dem Schema nach Fig. 3 benutzt, so werden erfindungsgemäß die beiden Schweißstromrollen derart angeordnet, daß die Abstände zu den Schweißnähten verändert werden können. In Fig. 14 ist dies an einem Beispiel näher erläutert. DieSchweißstromrollen sind in diesem Fall um zwei der Rohrachse möglichst nahe liegende Achsen schwenkbar angeordnet.

Der elektrische Strom wird über einen Transformator mit der Primärwicklung 59 von der Sekundärwindung 60 den beiden Schlitten 61 und 62 zugeführt. An den Bolzen 63 und 64 sind die Stromrollenträger 65 und 66 schwenkbar gelagert. Sie können über eigene Organe, z. B. die Stangen 67 und 68, derart geschwenkt werden, daß die unteren Schweißstromrollen 69 und 70 kleinere Wege zueinander zurücklegen als die oberen Schweißstromrollen 71 und 72. Der Schweißstrom kann den oberen Rollen entweder über einen zweiten Transformator (nicht gezeichnet) oder über die Zwischenscheiben 73 und 74 zugeführt werden. Er wird an den nahtnahen Teilen den Vorprofilen 75 und 76 zugeführt. Erweist sich die obere Naht als kühler als die untere, so sind die Schweißstromrollen zueinanderzuschwenken. Ist die untere kühler als die obere, so sind die Schweißstromrollen auseinanderzuschwenken. Sind beide zu kühl, so ist der Strom zu erhöhen. Ist der Abstand der Schweißnahtspitze von den Schweißstromrollen zu groß, so sind die Schlitten 61 und 62 und damit die Schweißstromrollen einander zu nähern.

Die Erfindung bietet gegenüber den in Anwendung befindlichen Verfahren und Einrichtungen eine Reihe von Vorteilen. Da die Vorprofile für die Werkzeuge, z. B. Formrollen, von beiden Seiten zugänglich sind und durch die Werkzeuge völlig umschlossen werden können, ermöglicht die Erfindung eine erheblich größere Freizügigkeit in bezug auf die Rohrquerschnitte. Sie gestattet die unmittelbare Herstellung von Formen, die bisher durch einen nachfolgenden Ziehvorgang hergestellt werden mußten. Die Freizügigkeit betrifft auch die relative Wanddicke. Es können neben den üblichen Rohren sowohl relativ dünnwandige als auch relativ dickwandige erzeugt werden. Ebenso ist es möglich, Rohre mit Sicken, Nuten oder Absätzen durch Zusammenschweißen entsprechend geformter Vorprofile herzustellen.

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Claims (9)

Patentansprüche:

1. Die Anwendung des Verfahrens zum kontinuierlichen Herstellen von aus mehreren Teilprofilen zusammengefugten Profilen, bei dem die einzelnen Teilprofile mit in dieselbe Richtung zeigenden offenen Seiten fortschreitend nebeneinander in einem einzigen Walzwerk aus Band geformt und danach unter Verdrillen eines Teiles von ihnen um dieLängsachse zum Gesamtprofil zusammengeführt und verbunden werden, auf die Herstellung aus mehreren schalenartigen Teilprofilen zusammengesetzter sowie längsnahtgeschweißter Hohlprofile, insbesondere Rohre, mit der Maßgabe, daß nach dem Formen der Teilprofile mindestens eines von ihnen in eine Lage verdrillt wird, in der sich die freien Kanten sämtlicher Teilprofile zur Bildung des Hohlprofils und zum anschließenden stampfen Verschweißen der Kanten unmittelbar gegenüberstehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Herstellen von Rundrohren, bei dem zunächst ein flaches, ovalförmiges sowie nahtgeschweißtes Vorprofil mit einer von dem Durchmesser des späteren Rohres unabhängigen gleichbleibenden Querschnittsbreite, jedoch von diesem abhängiger Querschnittslänge erzeugt und dieses anschließend beispielsweise durch Ziehen zum Rundrohr umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Streifen zu zwei rinnenförmigen Teilprofilen geformt werden, die im Querschnitt aus je zwei Viertelkreisbögen mit einem dazwischenliegenden Flachstück wählbarer Länge bestehen, und diese Teilprofile sodann um je 90° aus ihrer Lageebene zueinander verdrillt werden, worauf die Kanten unter Bildung eines Flachovalrohres miteinander verschweißt und das Flachovalrohr zu einem Rundrohr umgeformt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung von Vierkantrohren, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen zu winkelförmigen Teilprofilen geformt und gegebenenfalls deren Kanten vor dem Verschweißen abgeschrägt oder die Endteile der zu verschweißenden Teilprofile eingebogen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung von Dreikantrohren, dadurch gekennzeichnet, daß drei Streifen zu winkelförmigen Teilprofilen geformt und die beiden äußeren Teilprofile sodann gegeneinander verdrillt werden, während das mittlere Teilprofil unverdrillt bleibt, worauf die Kanten aller Teilprofile unter Bildung eines Dreikantrohres verschweißt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschweißung der Kanten der Teilprofile in bekannter Weise induktiv oder konduktiv unter Ausnutzung des elektrischen Kerbeffektes durchgeführt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch zur Formung der Teilprofile bekannte, hintereinander angeordnete Formeinrichtungen, insbesondere Formwalzgerüste, auf deren Wellen je zwei oder mehr Formwalzwerkzeuge nebeneinander angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Formwalzwerkzeuge, insbesondere die Formrollen, in Ebenen senkrecht zur Wellenachse geteilt und durch parallel zur Wellenachse geteilte Distanz- bzw. Zwischenrollen auf eine wählbare Profilbreite einstellbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herabsetzung der Verdrehspannungen zwischen den Formeinrichtungen und der Schweiß einrichtung ein entsprechender Abstand vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 8 mit einer konduktiven Schweiß einrichtung, die je zwei Schweißstromrollen zur Herstellung je einer Schweißnaht aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißrollen um parallel zur Rohr- bzw. Profilachse angeordnete Achsen schwenkbar gelagert sind, d. h. der Abstand der Schweißstromrollen von den Schweißnähten änderbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 724547, 317 946;

deutsche Auslegeschrift G9088Ib/7a (bekanntgemacht am 22.11.1956);

deutsche Patentanmeldungen H9195Ib/7b
kanntgemacht am 13.11.1952), R7676Ib/7b
kanntgemacht am 12. 3.1953);

britische Patentschriften Nr. 123 052, 695 102;

USA.-Patentschriften Nr. 2158 656, 2 502 012,
632.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

© 009 699/191 1.