DE1800981A1 - Verfahren zum Profilieren eines ebenen Bandes und Vorrichtung zur Ausuebung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

• Verfahren zum Profilieren eines ebenen Bandes und Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Profilieren eines ebenen Bandes, vorzugsweise zum Herstellen eines längsnahtgeschweissten Rohres aus einem ebenen Band während seiner Bewegung in Bandlängsrichtung.
• Sollten bisher ebene Bänder zu rinnen- oder rohrförmigen Teilen verformt werden, so wurden mehrere Rollenpaare mit Abstand hintereinander angeordnet, die das ebene Band immer stärker krümmten, bis es die gewflnschte Form erreicht hatte.
• Sollte ein lngsnahtgeschweisstes Rohr erzielt werden, dann waren nur noch die beiden Längskanten des entsprechend gekrümmten Rohres miteinander zu verschweissen. Das Band wurde dabei beim Durchgang duroh Jedes der Rollenpaare her die Streckgrenze hinaus beansprucht, so dass sich das Gefüge derart Sonderte, dass die fertigen Rohre zwecks Erzielung einer garantierten Güte abgeglüht werden mussten.Darüberhinaus wird durch die ungleichmässige Beanspruchung des Bandes die Länge einer Rinne bzw. eines Rohres um 4 bis 8 s länger als die Länge des zur Herstellung des entsprechenden Profiles benutzten Bandes - ganz davon abgesehen, dass das Fertigprodukt meist noch durch weitere Rollensätze nachgerichtet werden muss, was zusätzliche Spannungen entstehen lässt.
• Da das Gewicht der Rollenpaare bzw. Rollensätze im Verhältnis zum Durchmesser der herzustellenden Rohre od. dgl. anwächst, werden auf diesem Wege praktisch nur längsnahtgeschweisste Rohre mit verhältnismässig geringem Durchmesser gefertigt. -Weil die Maschinen zum Verformen ebener Bänder unverhältnismässig teuer sind, lohnt sich das Erstellen einer solchen Anlage nur dann, wenn die Jahresproduktion so hoch liegt, dass die Anlage mindestens wShrend zweier Schichten in Betrieb ist. Dies führt in industralisierten Ländern zu Überproduktion von Rohren, in unterentnickelten Ländern werden nur Rohre gefertigt, die einen Durchmesser von 4 Zoll nicht übersteigen. Hinzu kommt@dass diese Art der Fertigung durch die Begrenzung der Banddicke belastet ist, es lassen sich weder verhältnismässig dünnwandige noch verhältnismässig dickwandige Rohre herstellen.
• Bekannt ist es auch, längsnahtgeschweisste Rohre dadurch herzustellen, dass langgestreckte Streifen oder Bleche aus Metall durch eine trichterförmige Ziehdüse gezogen oder geschoben werden. Um die dabei aurtretenden Schwierigkeiten zu beseitigen, hat man beispielsweise dafür gesorgt, dass der Hauptteil des Ziehkanals von aus gegeneinander verstellbaren Hälften bestehenden sowie an der Aussenseite des Werkstückes angreifenden Hilfsformbacken mit offener, konkaver sowie dem runden Austrittsquerschnitt zustrebender Arbettsfläche gebildet ist, die in bekannter Weise aus einem das Ziehen ohne Schmierung ermöglichenden weichen Werkstoff, z.B. Holz, bestehen, und dass zwischen diesen trichterartigen Hilfsformbacken, an deren Endprofil anschliessende schmale Hauptformbacken mit metallischer, z.B. aus Aluminiumbronze bestehender Arbeitsoberfläche angeordnet sind, die einen spa@@-förmigen, geschlossenen sowie in Verformungsrichtung gleichbleibenden Ouerschnitt aufweisen (DBP 1.188.541). Das Profil der einzelnen Haupt- und Hilfsformbacken nähert sth zum Ende der Vorrichtung hin immer mehr der Kreisform, während zwischen den aufeinanderfolgenden Haupt- und Hilfstormbacken nur ganz kurze Zwischenräume vorhanden sind. Praktisch wird das ebene Band in den beiden Randbereichen in Sinne der gewünschten endgültigen Krümmung verformt, bis es Kreisring-Querschnitt angenommen hat.
• Ob man Rollenptare, Backen oder Formschablonen, in die das Band zunächst flash einläuft und in d@n@n es allmählich zu dem kreisringförmigen Querschnitt des Rohres gebogen wird, benutzt, immer sind Dehnungs- und Stauchungsbeanspruchungen in Kauf zu nehmen. Die spezifische Beanspruchung des Bandes wird zwar geringer, je länger die dem Verformen dienende Vorrichtung ist, bedingt dann aber eine recht erhebliche Baulänge der Vorrichtung, was unerwünscht ist. Die Verteilung von Dehnungs- und Stauchungsbeanspruchungen lässt sich zwar dadurch beeinflussen, dass der Einlaufpunkt des Bandes in die Vorrichtung in seiner Lage zur Rohrachse verlegt wird. Man hat daher darauf Wert gelegt, das Band insbesondere in der Mähe des Einlaufpunktes und beim Erreichen des Kreisquerschnittes gut zu führen und durch die Form des Werkzeuges einen Ausgleich der Beanspruchungen herbeizuführen (DBP 919.405).
• Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das ebene Band so zu verformen, das seine Beanspruchungen trotz verhältnismässig geringer Länge der Verformungsvorrichtung minimal sind und dementsprechend die zum Bewegen des Bandes erforderliche Leistung gering und die Änderungen des Bandgefüges unerheblich sind.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das ebene Band zunächst im mittleren Bereich seiner Breite in entgegengesetzter Krümmung des fertigen Profils bzw. des fertigen Rohres verformt wird und darauf die beiden Randbereiche mit der Krümmung des fertigen Profils bzw. fertigen Rohres versehen werden, worauf der mittlere Bereich unter Beibehaltung der Krümmungen der Randbereiche in entgegengesetzter Richtung aur die Krümmung des fertigen Profils bzw. fertigen Rohres gebracht wird, wobei die Zuführeinrichtung des zunächst nur im mittleren Bereich gekrümmten Bandes unter einem spitzen Winkel zur Auslaufrichtung des Profils bzw.
• Rohres verläuft. Es werden also im Gegensatz zu dem herkOmmlichen Verfahren nicht zunächst die beiden Randbereiche des ebenen Bandes gekrümmt und dann auch der mittlere Bereich, sondern es wird zunächst nur der mittlere Bereich entgegengesetzt der späteren Krümmung gekrtlmmt, und zwar zweckmässigerweise durch die dem Durchschieben durch eine entsprechende Vorrichtung dienenden Vorschubwalzen, von denen die eine im Querschnitt im wesntlichen konkav, die andere im wesentlichen konvex ausgebildet ist. Die durchgeführten Versuche zeigten, dass sich ein ebenes Band mit minimalen Kräften zu einem hSngsnahtgeschweissten Rohr verformen lässt, obwohl die benutzte Vorrichtung eine verhältnismässig geringe Länge aufwies und die der Verformung dienenden Flächen der Vorrichtung aus Metallbändern bestanden.
• Die Erfindung wird an Hand der nachstehenden Zeichnungen schematisch erläutert. Es zeigt: Figur 1 den Querschnitt des im mittleren Bereich gekrflmmten Bandes (teilweise gestrichelt) im Bereich des Einlaufpunktes und des dann auch in den Randbereichen gekrummten Bandes (voll ausgezogen), Figur 2 einen Querschnitt des Bandes, nachdem die im mittleren Bereich gegebene Krümmung wieder rückgängig gemacht worden ist, Figur 3 einen Querschnitt durch das Band, nachdem auch der mittlere Bandbereich im Sinne der Krümmung des fertigen Profils bzw. fertigen Rohres vorgekrümmt ist, Figur 4 einen Querschnitt des zu.einem Rohr verformten Bandes, Figur 5 eine Seitenansicht eines Bandes während seiner Verformung.
• Figur 6 eine Aufsicht auf Figur 5 und Figur 7 Querschnitte durch das Band, um die Verformungsstufen zu veranschaulichen.
• Das ebene, über eine Stützrolle S zugeführte Band 1 wird zunächst in seinem mittleren Bereich 2 entgegengesetzt der Krümmung des fertigen Profils bzw, fertigen Rohres verformt, und zwar durch Vorschubwalzen V1 und V2 (Figur 5) im wesentlichen konkaven bzw. konvexen Querschnitts. Jede der beiden Vorschubwalzen besteht aus mehreren Ringkörpern, von denen nur die mittleren antreibbar sind, während die aussen liegenden Ringkörper frei drehbar gelagert sind.
• Selbstverständlich können die mittleren Ringkörper auch mit der die äusseren Ringkörper lagernden Antriebswelle einstückig sein. Verlässt das Band diese Vorschubwalzen, dann erscheinen die beiden Wandbereiche 3,3 als gerade Linie, wie in Figur 1 gestrichelt angedeutet So vorgeformt, wird das Band dann einer Vorrichtung zugeführt, die das Band zunächst auch in den beiden Randbereichen verformt, jedoch entgegengesetzt der Krümmung, die das Band kurz vorher im mittleren Bereich erfuhr, und zwar zweckmässigerweise mit dem Krümmungsradius, der dem Krümmungsradius des fertigen Rohres entspricht, soll das ebene !3and zu einem längsnahtgeschweissten Rohr verformt werden. Im dargestellten Fall (Figur 1) ist angenommen, dass die Bogenlänge b1 gleich der Hälfte des Umfanges des fertigen Rohres ist, während die Länge der Bögen b2 Je gleich einem Viertel des Umfanges des fertigen Rohres ist, obwohl dies nicht so sein muss. In diesem Fall ist dann die Breite Bo des nur !n mittleren bereich gekrümmten Bandes etwa 10 % reringer als die Breite B des Ausgangsmaterials, die dem Umfang des fertigen Rohres entspricht. Dadurch verringern sich die Dehnungs- und Stauchungsbeanspruchungen recht erheblich. Eine Beanspruchung über die Streckgrenze hinaus erf@gt nur in Querrrichtung des Bandes.
• Unter Beibehaltung der Krümmung der beiden Randbereiche 3 irird nun der mittlere Bereich 2 des Bandes i 10 verformt, dass dieser mittlere Bereich im Schnitt durch das Band wieder als Gerade erscheint, und dann eftt wird dieser mittlere Bereich unter Beibehaltung der Krümmung der Randbereiche stetig weiterverformt (Figur 3), bis das ganze Band an allen Stellen die gleiche Krümmung aufweist (Figur 4).
• Aus den Figuren 5 und 6 ist zu ersehen, dass das Verformen des Bandes zum Rohrquerschnitt auf verhältnismässig kurzem Wege erfolgt. Der Verformungsverlauf von der Stelle A über die Stellen 8, C bis zum Stelle D der Figuren t bis 4 ist an Figuren 5 und 6 klar ersichtlich, so dass es weiterer Erläuterungen nicht bedarf. Es sind Jedoch die den Querschnitten entsprechenden LEngskanten mit X, die Mlttcllinie des Bandes mit Y und die Längsachse des Rohres mit Z bezeichnet, um das Zurechtfinden zu erleichtern. Der Winkel, unter dem das im mittleren Bereich gekrümmte Band in eine nicht dargestellte Vorrichtung einläuft, ist mit i (Figur 5) bezeichnet.
• Dort, wo die Vorschubwalzen aur das Band einwirken, werden die Querfasern des Bandes Aber ihre Streckgrenze beansprucht, si können sich nicht selbständig zurückbilden. Die Längsfaserbeanspruchung bleibt innerhalb der Elastizitätsgrenze.
• Hieraus erklärt sich die Energie-Ersparnis und die geringe Beeinträchtigung der Güte des Materials während der Verformung.
• Die Verformung kann auch an einem im Walzwerk oder einer Strangpresse od. dgl. vorgeformten Band begonnen werden, dessen Querschnitt den Querschnitten entspricht, die Figur 1 zeigt.

Claims (4)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zum Profilieren eines ebenen Bandes, vorsugeweise zum Herstellen eines längsnahtgeschweissten Rohres aus einem ebenen Band, während seiner Bewegung in Bandlängsrichtung, d a d u r c h g e k e n n $ e i c h -n e t , dass das Band znnachst im mittleren Bereich seiner Breite entgegengesetzt der Krümmung den fertigen Profils bzw. des fertigen Rohres verformt wird und darauf die beiden Randbereiche mit der Krümmung des fertigen Profils bzw. des fertigen Rohres versehen werden, worauf der mittlere Bereich unter Beibehaltung der Krümmungen der Randbereiche in entgegengesetzter Richtung auf die Krlrnung des fertigen Profiles bzw. des fertigen Ro@@s gebracht wird, wobei die Zuführrichtung des zunächst nur im mittleren Bereich gekrümmten Bandes unter einem spitzen Winkel ( α ) zur Auslaufrichtung des Profils bzw. Rohres verläuft.
2. 2. Vorrichtung zur AusUbung des Verfahrens nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t durch ein Paar je aus Ringkörpern gebildeter Vorschubwalzen (V1, V2) mit veränderbarem Achsabstand, von denen die eine im Querschnitt im wesentlichen konkav, die andere im wesentlichen konvex ausgebildet ist, und dadurch, dass nur die mittleren Ringkörper antrei@bar sind.
3. Vorrichtung n@ch Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n @ t e i c h n a t , dass die Vorschubwalzen (V1,V2) derart gelagert sind, dass der Zuführwinkel ( # ) einstellbar und während @er Verformung eines Bandes änderbar ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n s e b c h n e t , dass hinter den Vorschubwalzen (V1, V2) verstellbare Mittel vorgesehen sind, die das durch die Vorschubwalzen vorgeformte Band in den beiden Randbereichen auf die Krümmung des fertigen Profiles bzw.

   Rohres bringen, und dann auch den mittleren Bereich entgegen der dem Band zunächst gegebenen Krümmung verformen. s e r @ @