DE1250394B - Verfahren und Vorrichtung zur Frzeugung eines Schmierfilms auf der Außen- und auf der Innenwandung von HohlDrofilen insbesondere Rohren aus Metall beim Kaltziehen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B 21 c

Deutsche Kl.: 7 b - 4/30

Nummer: 1 250 394

Aktenzeichen: H56102Ib/7b

Anmeldetag: 21. Mai 1965

Auslegetag: 21. September 1967

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Schmierfilmes auf der Außen- und auf der Innenwandung von Hohlprofilen, insbesondere Rohren, aus Metall beim Kaltziehen, bei dem der Hohlkörper an mindestens zwei 5 im Abstand hintereinander angeordneten Stellen unter Abstützung seiner Innenfläche stufenweise in seinem Querschnitt verringert und dabei außen und innen geschmiert wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Beim Kaltziehen von Rohren, wobei das Rohr an mehreren hintereinander angeordneten Ziehstellen in einem Arbeitsgang seine Querschnittveränderung erfährt, ist es bekannt, durch den größeren Abstand der Dorne voneinander größere Hohlräume für das Schmiermittel zu bilden und sowohl die Außen- als auch die Innenwand zu schmieren und zu kühlen. Vorzugsweise ist dabei die Anordnung so getroffen, daß durch die bei geschlossener Rohrspitze beim Ziehen erzeugte Saugwirkung das Schmier- und Kühlmittel an alle inneren Ziehstellen geführt wird. Dadurch, daß somit die Flüssigkeit höchstens unter normalem Druck steht, ist die Gefahr des Abreißens des Schmierfilmes gegeben, so daß eine derartige Schmierungsart den hohen Anforderungen nicht genügen kann.

Weiterhin sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, bei denen für die Schmierung und Kühlung beim kontinuierlichen Kaltziehen von Stangen, Rohren usw. eine Hochdruckschmierung angewendet wird, wobei allerdings nur die Außenwand beaufschlagt wird, was jedoch für einen einwandfreien Ziehprozeß ebenfalls als noch nicht ausreichend anzusehen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, die vorbenannten Verfahren derartig zu verbessern, daß durch die Erhaltung eines nicht abreißenden Schmierfilmes ein einwandfreier Verlauf des Ziehprozesses und eine hohe gleichbleibende Qualität der Erzeugnisse gesichert sind.

Erfindungsgemäß wird dazu vorgeschlagen, daß die Schmierung vor der ersten Stufe der Querschnittsverringerung unter niedrigem Druck und vor allen weiteren Stufen unter hohem Druck erfolgt.

Überraschenderweise hat sich bei Versuchen gezeigt, daß durch eine derartige gleichzeitige Anwendung einer Niederdruck- und Hochdruckschmierung ausgezeichnete Ergebnisse erzielbar sind. Im Niederdruckbereich vor der ersten Ziehstufe wird der Schmierdruck durch hydrodynamisch günstige Ausbildung der Verformungsverjüngungen von Stopfen und Ziehring zur Rohrwand erzielt. Dabei ist Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung
eines Schmierfilms auf der Außen- und auf der
Innenwandung von Hohlprofilen, insbesondere
Rohren, aus Metall beim Kaltziehen

Anmelder:

Hoesch Aktiengesellschaft,

Dortmund, Eberhardstr. 12

Als Erfinder benannt:

Horst Nitschke, Dortmund-Hoechsten

wesentlich, daß die Niederdruck-Schmierkammern durch sehr enge Schlitzspalte zwischen dem zu ziehenden Profil und der Einlaufplatte einerseits und dem Dornstangenanschlußstutzen andererseits abgedichtet werden. Ein auf diese Weise aufgebauter hydrodynamischer Schmierdruck reicht für die nur geringe Verformung in der ersten Ziehstufe aus und verhindert die durch örtliche Überhitzung zwischen Ziehwerkzeug und Hohlprofil entstehende KaItschweißung. Im Gegensatz dazu wird vor allen weiteren Ziehstufen der Schmierdruck zwischen Verformungswerkzeug und zu ziehendem Hohlprofil von außen durch eine Hochdruckpumpe erzeugt. Auf Grund der hier erreichbaren sehr hohen Drücke von z. B. 1000 atü sind auch größere prozentuale Formänderungen des Profilquerschnitts ermöglicht, ohne daß die Bildung von Kaltschweißung durch örtliche Überhitzung des Ziehwerkzeuges erwartet werden muß.

Zum absatzweisen Reduzieren von Rohren über einen konischen Dorn ist ein Verfahren bekannt, bei dem unter an sich bekannter Ausübung des Verformungsdruckes durch ein gasförmiges oder flüssiges Medium die Verformungskräfte senkrecht zur Rohroberfläche zur Einwirkung gebracht werden und der von dem Verformungsmedium ausgeübte Druck entsprechend dem absatzweisen Arbeitsvorgang, d. h. pulsierend ausgeübt wird.

Diesem Verfahren liegt jedoch die Aufgabe zugrunde, durch die Druckbeaufschlagung eine Vergleichmäßigung der Rohrwand zu erreichen, da bei den vorbekannten Zieh- und Walzmaßnahmen Ungleichmäßigkeiten in der Wanddicke auftraten, die insbesondere durch Unmittigkeit der Lochung beim Ausgangsblock hervorgerufen waren.

Bei einem derartigen Verfahren dient somit die pulsierende Anwendung des Druckmediums dazu,

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das absatzweise Reduzieren zu verbessern und kann des Schweißgrates auf eine Keilfläche Kaltschweißun-

unter den dort herrschenden Voraussetzungen zur gen verhindert werden. Des weiteren bildet die

Lösung der dort gestellten Aufgabe beitragen. Zur Überhöhung eine zusätzliche Abdichtung für die

Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Auf- Hochdruckkammern der Ziehdorne.

gäbe kann ein derartiges stoßweises Arbeitsverfahren 5 Für den Ziehvorgang kann es unter bestimmten

nicht mithelfen; es würde sich vielmehr beim fort- Voraussetzungen von Vorteil sein, daß der Stopfen

laufenden, also nicht absatzweisen Ziehen von Hohl- der zweiten Stufe oder daß beide Stopfen schwim-

profilen nachteilig auswirken und Schwingungen und mend angeordnet sind.

Ungleichmäßigkeiten in der Wandung begünstigen. Schließlich ist es zur Abführung der Wärme und

Es hat sich weiterhin gezeigt, daß eine Ver- io zur Erhöhung der Standzeit der Werkzeuge zweckbesserung der Ziehergebnisse dadurch erzielt werden mäßig, daß die Ziehvorrichtung mit einer Umlaufkann, daß Innendruck und Außendruck in einem kühlung versehen ist.

Verhältnis stehen, das dem Werkstoff, der Außen- Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich abmessung und der Wanddicke des zu ziehenden aus der nachstehenden Beschreibung von in den Hohlprofils Rechnung trägt. Dabei ist der Innen- 15 Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsdruck um so größer zu wählen, je dicker die Wand beispielen der Erfindung in der Anwendung beim des zu ziehenden Profils ist oder je höher die Werk- Ziehen von Rohren. Im einzelnen zeigt
stoffestigkeit ist. Bei einer mittleren Abmessung bei F i g. 1 ein Ziehwerkzeug mit zwei festen Stopfen, einem Verhältnis des Außendurchmessers zur Wand- F i g. 2 ein Ziehwerkzeug mit schwimmender Anstärke von 10: 1 und einer mittleren Werkstoffestig- 20 Ordnung des zweiten Stopfens und
keit hat sich ein Druckverhältnis vom Außen- zum F i g. 3 ein Ziehwerkzeug mit schwimmender An-Innendruck von 2:3 als vorteilhaft erwiesen. Ordnung beider Stopfen.

Zusätzlich hat sich als zweckmäßig ergeben, daß Das Rohr 1 bildet mit den beiden Matrizen 2 a,

sich die Querschnittsabnahmen der ersten *■ und 2 b außen eine Druckkammer 3, die mit Hochdruck

zweiten Ziehstufe wie etwa 1:2, die Außenmaß- 25 beaufschlagbar ist. Auf der Stange 4 werden durch

abnähme zur Wandstärkenabnahme in der ersten die Mutter 5 der Stopfen 6 a, das Distanzstück 7 und

Ziehstufe wie etwa 2:1 und die der zweiten Zieh- der Stopfen 6 b gehalten. Der Stopfen 6 α bildet mit

stufe wie etwa 1: 2 verhalten. der Matrize 2 α die erste Ziehstufe und der Stopfen

Dadurch, daß in jeder Ziehstufe die Wandstärken- 6 b mit der Matrize 2 b die zweite Ziehstufe. Über

abnähme erst nach erfolgter Querschnittsabnahme 30 eine zweckmäßigerweise mittige Zuleitung 8 wird

vorgenommen wird, ist weiterhin eine günstigere ebenfalls unter hohem Druck stehende Flüssigkeit

Aufteilung der Kräfteverhältnisse gegeben, die den zugeführt und über die Verteilbohrungen 9a,9b,9c

Ziehvorgang vorteilhaft beeinflußt und örtliche Er- in die zugehörigen Ringräume 10 a, 10 b, 10 c und

wärmungen und Querschubkräfte vermeidet. von dort über die Bohrung 11 α im Stopfen 6 a, die

Ausgehend von den bekannten Ausführungen 35 Bohrung 11 ft im Distanzstück 7 und die Bohrung

zeichnet sich die Vorrichtung zur Durchführung des 11 c im Stopfen 6 b zu den gegeneinander abge-

vorgeschlagenen Verfahrens, bei der auf Stangen ein- dichteten Druckkammern 12 a, 12 b, 12 c geleitet,

stellbare Stopfen mit den Rohrwandungen Kammern Weiterhin bildet das Rohr 1 mit der Matrize 2 a

bilden, die durch in den Stopfen vorgesehene und der Abdeckplatte 101 eine Druckkammer 102,

Bohrungen zu einem gemeinsamen Hohlraum unter- 40 die mit Niederdruck beaufschlagbar ist. Auf der

einander verbunden sind, erfindungsgemäß dadurch Innenseite des Rohres 1 bildet sich zwischen dem

aus. daß die Stopfen mit der Hohlprofil-Innenwand Stopfen 6 a und dem Dornstangenanschlußstutzen

drei gegeneinander abgedichtete Druckkammern bil- 103 eine Druckkammer 104, die ebenfalls mit Nieder-

den und die Stange getrennte Verteilbohrungen auf- druck beaufschlagbar ist. Die Niederdruck-Zuleitung

weist. Dadurch ist eine weitgehende Bestreichung der 45 erfolgt durch den Ziehstangenhohlraum 105 und die

besonders hoch beanspruchten Innenfläche gewähr- Bohrung 106 des Dornstangenanschlußstutzens 103.

leistet, wobei die Abdichtung untereinander durch Alle Druckkammern 12 a, 12 b, 12 c v/erden durch

die Hohlprofilwandung selbst erfolgt. die Rohrwandung gegeneinander abgedichtet und ge-

Das Profil eines jeden Stopfens besteht aus einem währleisten durch die ringförmige Anordnung eine in Einlaufrichtung im Querschnitt zunehmenden Ein- 50 einwandfreie Verteilung der Druckflüssigkeit,
laufteil, einer sich daran anschließenden, im Quer- In den Niederdruckkammern 102 und 104 wird schnitt abnehmenden und in eine Schmiernut ein- eine Abdichtung nach außen dadurch gewährleistet, mündenden Schulter und einem sich hieran an- daß die Spalte zwischen Domstangenanschlußstück schließenden, einen gleichbleibenden Querschnitt 103 und der Rohrinnenwand sowie zwischen der Abaufweisenden Teil. 55 deckplatte 101 und der Rohraußenwand möglichst

Dadurch, daß der Neigungswinkel der Schulter klein gehalten werden.

kleiner als der des zugehörigen Matrizenteils ist, ent- Das Stopfenprofil der Stopfen 6 a, 6 b besteht aus

steht ein schlanker, keilförmiger Spalt, in dem Un- einem im Durchmesser zunehmenden Einlaufteil

regelmäßigkeiten, insbesondere der Schweißgrat der 13 a, 13 b, einer sich daran anschließenden, im

Höhlprofilinnenfläche, durch Egalisieren beseitigt 60 Durchmesser abnehmenden und in eine Schmiernut

werden können und der außerdem das Nichtabreißen 14 a, 14 b einmündenden Schulter 15 a, 15 b und

des unter Druck stehenden Schmierfilmes begünstigt, einem sich hieran anschließenden zylindrischen Teil

da dieser durch die Keilanordnung mit eingezogen 16 a, 16 b.

wird. Durch den im Durchmesser zunehmenden Einlauf-

Diese Einlauffläche wird noch dadurch vergrößert, 65 teil 13 a, 13 b wird die Schmierkeilbildung begünstigt, daß das Außenmaß der Schulter größer als das des während durch die sich daran anschließende, im einen gleichbleibenden Querschnitt aufweisenden Querschnitt abnehmende und in eine Schmiernut Teils ist, so daß durch das gewährleistete Auftreffen 14 a, 14 b einmündende Schulter 15 a, 15 b Uneben-

heiten, insbesondere Gratbildungen, durch Egalisieren beseitigt werden, wobei sich als besonders vorteilhaft erweist, daß der Neigungswinkel der Schulter 15 a, b kleiner als der des zugehörigen Matrizenteils a, 2 b ist und der Schulter-Außendurchmesser größer als der des zylindrischen Teils 16 a, 16 b ist, der den Innendurchmesser des Rohres 1 bestimmt.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Stopfenprofils ergibt sich weiterhin, daß in jeder Ziehstufe die Wandstärkenabnahme erst nach erfolgter Querschnittsabnahme vorgenommen wird, so daß sich ein günstiger Kraftverlauf und hinsichtlich des Materialgefüges vorteilhafte Verformungsvorgänge ergeben.

Die Ausführung gemäß der Fig. 2 unterscheidet sich im wesentlichen nur dadurch, daß der Stopfen b' der zweiten Stufe schwimmend auf der Stange 4' angeordnet ist, so daß eine Selbsteinstellung gegeben ist.

Bei der in der F i g. 3 dargestellten Ausführung sind beide Stopfen 6 a" und 6 b" schwimmend auf der Stange 4" angeordnet.

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung eines Schmierfilms auf der Außen- und auf der Innenwandung von Hohlprofilen, insbesondere Rohren, aus Metall beim Kaltziehen, bei dem der Hohlkörper an mindestens zwei im Abstand hintereinander angeordneten Stellen unter Abstützung seiner Innenfläche stufenweise in seinem Querschnitt verringert und dabei außen und innen geschmiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierung vor der ersten Stufe der Querschnittsverringerung unter niedrigem Druck und vor allen weiteren Stufen unter hohem Druck erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer mittleren Abmessung bei einem Verhältnis des Außendurchmessers zur Wandstärke von 10 :1 bei einer mittleren Werkstoffestigkeit das Verhältnis von Außen- zum Innendruck 2: 3 beträgt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Querschnittsabnahmen der ersten und zweiten Ziehstufe wie etwa 1:2 verhalten.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der ersten Ziehstufe die Außenmaßabnahme zur Wand-Stärkenabnahme wie etwa 2:1 verhält.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der zweiten Ziehstufe die Außenmaßabnahme zur Wandstärkenabnahme wie etwa 1: 2 verhält.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Ziehstufe die Wandstärkenabnahme erst nach erfolgter Außenmaßabnahme vorgenommen wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, wobei auf Stangen einstellbare Stopfen mit den Rohrwandungen Kammern bilden, die durch in den Stopfen vorgesehene Bohrungen zu einem gemeinsamen Hohlraum untereinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopfen (6 a, 6 b) mit der Hohlprofilinnenwand drei gegeneinander abgedichtete Druckkammern (12 a, 12 b, 12 c) bilden und die Stange (4) getrennte Verteilbohrungen (9 a, 9 b, 9 c) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Stopfenprofil in Einlaufrichtung aus einem im Querschnitt zunehmenden Einlaufteil (13 a, 13 b), einer sich daran anschließenden, im Querschnitt abnehmenden und in eine Schmiernut (14 a, 14 b) einmündenden Schulter (15 a, 15 b) und einem sich hieran anschließenden, einen gleichbleibenden Querschnitt aufweisenden Teil (16 a, 16 b) besteht.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der Schulter (15 a, 15 b) kleiner als der des zugehörigen Matrizenteils (2 a, 2 b) ist.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schulteraußenmaß (15 a, 15 b) größer als das Außenmaß des einen gleichbleibenden Querschnitt aufweisenden Teiles (16 a,16 b) ist.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (6 b') der zweiten Stufe schwimmend angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß beide Stopfen (6 a", 6 b") schwimmend angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziehvorrichtung mit einer Umlaufkühlung versehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 522161;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1013 250.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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