DE2231741A1

DE2231741A1 - Verfahren zum herstellen von rohren aus rohrluppen durch kaltpilgern

Info

Publication number: DE2231741A1
Application number: DE2231741A
Authority: DE
Inventors: Josef Gerretz; Paul Dipl Ing Joeres; Fritz Dr Ing Zeunert
Original assignee: Mannesmann Meer AG
Current assignee: Mannesmann Meer AG
Priority date: 1972-06-26
Filing date: 1972-06-26
Publication date: 1974-01-10
Also published as: GB1428546A; US3845649A; FR2190534A1; FR2190534B1; CA976391A

Description

Mannesmann-Meer AG, Mönchengladbach, Ohler Kirchweg 66,

Verfahren zum Herstellen von Rohren aus Rohrluppen durch Kaltpilgern

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Rohren aus Rohrluppen durch Kaltpilgern, bei dem die Rohrluppen zum Rundwalzen der Rohre zwischen den Walzhüben um einen vorgegebenen Winkel absatzweise hin- und zurückgedreht werden.

Die Erfindung geht dabei aus von einem durch die DT-PS 265 523 bekannten Verfahren, dort beschrieben als eine Drehvorrichtung für Speiseapparate von Pilgerwalzwerken, bei dem der Dorn und damit auch das Rohr oder die Rohrluppe um den für das Rundwalzen des Walzgutes erforderlichen Winkel nach jedem Walzhub absatzweise einmal hin- und einmal zurückgedreht wird. Eine ähnliche Vorrichtung wird auch in der schwedischen Patentschrift Nr. 160 963 beschrieben, wobei dort die abwechselnde positive und negative Drehung als eine wiegende Drehung bezeichnet wird. Es wird auch ausgeführt, daß diese wiegende Drehung sich für gewisse Walzprozesse als überlegen gezeigt hat.

Ursprünglich wurde als Drehwinkel beim Kaltpilgern für alle verwendeten Walzmaterislien ein Winkel von ca. 6o° angewandt. In den letzten Jahren jedoch hat sich das Kaltpilgerverfahren aufgrund seiner großen Wirtschaftlichkeit auf praktisch alle für eine Kaltverformung in Frage kommenden Werkstoffe ausgeweitet, beispielsweise auf

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Kohlenstoff- und niedrig legierte Stähle, Kugellagerstähle, Kupfer, Kondensator-Rohrlegierungen, Zirkoniumlegierungen und Aluminiumlegierungen. Dabei ergab es sich aus teilweise verformungstechnischen, teilweise Toleranzgründen des Fertigproduktes, daß ein Abgehen von dem ursprünglichen Drehwinkel von 60% erforderlich wurde und nun Drehwinkel eingesetzt wurden, die in einem Bereich von etwa 30 bis 90° liegen.

Die bei jedem Arbeitshub zunächst entstehenden WaIzspaltverdickungen werden durch das Verdrehen der Rohrluppe beim nächsten Hub wieder ausgewalzt. Es trägt aber auch noch der nachfolgende Hub zur endgültigen Rundung des Rohres und Vergleichmäßigung desselben insbesondere seiner inneren Spannungen bei. Diese Vergleichmäßigung der inneren Spannungen auf den Umfang des Rohres läßt sich,wie bei der Herstellung von Kugellagerrohren festgestellt werden konnte, sehr gut durch kleine Drehwinkel und ein fortschreitendes Drehen in einer Richtung erreicht.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Pilgerverfahren zu schaffen, welches die Vorteile des absatzweise Hin- und Zurückdrehens und des Drehens in einer Richtung aufweist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, auch eine geeignete Vorrichtung zu finden, die es mit konstruktiv einfachen Mitteln, d.h. mit geringem Bauaufwand, ermöglicht, eine schnelle Anpassung an eine Änderung des Drehwinkels zu erhalten. Es ist nämlich bisher sehr schwierig, eine mit einem Drehwinkel von 60° laufende Maschine auf einen Drehwinkel von 30° umzustellen, da hierfür ein eigenes Drehgetriebe vorgesehen werden muß. Es sind baulich sehr aufwendige Maßnahmen erforderlich, so daß mit ein und derselben Anlage stets mit ein und demselben Drehwinkel gefahren wird.

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Die Lösung der zunächst verfahrenstechnischen Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Rohrluppen während des gesamten Pilgervorganges zunächst in ersten Totzeiten zwischen mehreren Walzhüben mehrmals in einer Drehrichtung gedreht und anschließend in Totzeiten der folgenden Walzhube mehrmals in entgegengesetzter Drehrichtung zurückgedreht werden.

Die Erfindung bringt eine vollkommene Beseitigung der Walzverdickungen durch das mehrmalige Drehen in eine Richtung auch bei kleinen Drehwinkeln einerseits und bietet gleichzeitig die Vorteile des Hin- und Herdrehens.

V/eitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 niedergelegt.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich eine Vorrichtung, die sich dadurch auszeichnet, daß die Koppelung des Walzgerüstantriebes mit deta Antrieb der-Rohrluppen-Dreheinrichtung über eine synchron mit dem Walzgerüstantrieb ständig umlaufenden Kurvenscheibe, deren geschlossene Kurvenbahn mindestens vier dem Routationsmittelpunkt der Kurvenscheibe zugeordnete Kreisbahnabschnitte zum Teil unterschiedlichen Radiusses und dazwischen - in Totzeiten der Wa3-zhübe liegende - Übergangskurven aufweist und ein die Kontur der Kurvenscheibe abtastendes in einer feststehenden Kulisse längsverschieblich geführtes Organ erfolgt, das zur Übertragung seiner linearen Bewegung auf die Dreheinrichtung mit der Dreheinrichtung verbunden ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat eine auswechselbare Kurvenscheibe. Damit wird es möglich, allein durch Auswechseln der Kurvenscheibe den Drnhwinkel zu verändern. Das längsverschiebliche Organ ist

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gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine Zahnstange, deren eines Ende eine der Kurvenscheibenbahn folgende Kurvenscheibenlaufrolle trägt und deren im Bereich des anderen Endes angeordnete Zähne mit dem Ritzel der Dreheinrichtung im Eingriff sind.

Eine Änderung der Anzahl der Drehschritte in eine Richtung wird man im praktischen Betrieb selten vornehmen wollen. Versuchsanlagen sollten jedoch auch in dieser Richtung variabel sein, so daß hierfür schließlich vorgeschlagen wird, daß der Antrieb der Kurvenscheibe über ein Mehrgangschaltgetriebe erfolgt, welches es ermöglicht, das Drehzahlverhältnis der Kurvenscheibe zum Drehzahlverhältnis des Walzgerüstantriebes zu verändern.

In den Abbildungen ist der erfindungswesentliche Teil, nämlich die Kurvenscheibe und das abtastende Organ in Verbindung mit dem Antrieb der Dreheinrichtung dargestellt. Dabei zeigt

Abb. 1 eine Kurvenscheibe mit einer durch sie betätigten Zahnstange, welche mit einem Ritzel im Eingriff steht,

Abb. 2 eine Kurvenscheibe, die mit dem sechsten Teil der Maschinelldrehzahl angetrieben ist.

Die in Abb. 1 dargestellte Ausführung besteht aus einer auf der vom Hauptantrieb des Walzwerkes abgeleiteten Schaltvellp sitzenden Kurvenscheibe 1, in welche eine Kurvenbahn 2 eingeschnitten ist. In dieser Kurvenbahn 2 stützt sich eine an einer entsprechend geführten Zahnstange 4 befestigte Kurvenlauf rolle 3 ab. Die Zahnstange 4 ist im Eingriff mit einem auf der Drehwelle der Dreheinrichtung sitzenden Zahnrad 5.

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Durch die Drehwelle wird die von der angetriebenen Kurvenscheibe 1 über die Kurvenlaufrolle 3, die Zahnstange 4 auf das Zahnrad 5 übertragene Drehbewegung mit geeigneten, allgemein bekannten Mitteln, beispielsweise über Drehspannfutter' auf das Werkstück (Luppe und das Fertigrohr) übertragen.

Die Arbeitsweise der Maschine mit einer Kurvenscheibe nach Abb. 2 ist wie folgt: Die Kurvenscheibe 1 wird mit dem sechsten Teil der Maschinendrehzahl angetrieben. Auf dem Wege CB (Drehwinkel der Kurvenscheibe) machen die Kurvenlaufrolle 3, die Zahnstange 4 und das Zahnrad 5 den Vorwärtshub AC, wodurch das Werkstück um einen bestimmten, entsprechend dem Hub AC gewählten Drehwinkel gedreht wird.

Falls bei dem Beispiel gemäß Abb. 2 im Einlauftotpunkt des Gerüsthubes gedreht wird, ergeben sich als Lagen für den Einlauftotp\inkt und damit für die Mitte des für die Hubbewegung verfügbaren Kurvenscheibenwinkelbereiches die Linien XX, YY und ZZ.

Da während der Drehung der Kurvenscheibe 1 von B nach F (Walzbereich) eine Drehung des Werkstückes nicht erfolgen darf, ist der Bogen BF ein Kreisbogen. Auf dem Wege FF der Kurvenlaufrolle 3 erfolgt der zweite Vorwärtshub mit der Hubhöhe DF, wodurch das Werkstück um den BetragDF nochmals in der gleichen Richtung gedreht wird. Der Bogen EI ist ein Kreisbogen, da in diesem Zeitraum das Werkstück nicht gedreht werden kann. Danach erfolgt auf dem Wege IH der dritte Vorwärtshub mit der Hubhöhe GI. Danach folgt der. Bogen HK als weiterer Kreisbogen.

Auf dem Wege KM erfolgt dann der erste Rückwärtshub mit der Hubhöhe LM, d.h., das Werkstück wird um einen bestimmten Drohwinkel entsprechend der Hubhöhe LM zurückgedreht. Der Bogen MN ist wiederum ein Kreisbogen, da in diesem Zeitraum

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das Werkstück nicht gedreht wird. Auf dem Wege NP erfolgt dann der zweite Rückwärtshub, mit der Hubhöhe OP, d.h., das Werkstück wird um einen bestimmten Drehwinkel entsprechend der Hubhöhe OP nochmals zurückgedreht. Der Bogen PQ ist wiederum ein Kreisbogen, da in diesem Zeitraum das Werkstück nicht gedreht wird. Danach erfolgt auf dem Weg QS der dritte Rückwärtshub mit der Hubhöhe RS. Danach folgt wieder der Bogen SC als Kreisbogen.

Falls man mit der Arbeitsweise "Drehen im Auslauftotpunkt des Gerüsthubes¹¹ arbeiten will, müssen als Lagen für den Auslauftotpunkt die Linie XX, YY und ZZ eingestellt werden. Falls man mit der Arbeitsweise "Drehen im Einlauftotpunkt und Drehen im Auslauftotpunkt" arbeiten will, wäre es nur notwendig, die Kurvenscheibe 1 zu wechseln, wobei die Kurvenscheibe 1 die gleiche Drehgeschwindigkeit hat, jedoch dann sechsmal vorwärtsdreht und sechsmal rückwärts dreht.

Falls andere Drehwinkel für das Werkstück, als in Abb. 2 angegeben, zur Anwendung kommen sollen, muß ebenfalls nur eine andere Kurvenscheibe mit entsprechend geänderten Hubhöhen in das Walzwerk eingesetzt werden.

Die vorbeschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung hat also folgende Vorteile:

1. Durch einfaches, schnelles Ausv/echseln allein der Kurvenscheibe der beschriebenen erfindungsgemäßen Drehvorrichtung, kann jeder gewünschte Drehwinkel im Kaltpilgerwalzwerk für das Werkstück im üblichen Bereich von 30 bis 90° verwendet werden. Das bedeutet gleichzeitig, daß bei einer bestimmten Kaltpilgermaschine für den gesamten Drehwinkelbereich stets ein und dieselbe Drehvorrichtung zum Einsatz kommen kann, was für den Maschinenhersteller eine große Vereinfachung und für den Haschinenbenutzer eine v/esexibliche Verbesserung und Vereinfachung der Arbeitsbedingungen bedeutet.

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2. Durch das einfache und schnelle Auswechseln allein
der Kurvenscheibe der beschriebenen erfindungsgeraäßen
Drehvorrichtung kann jede gewünschte Arbeitsweise beim
Kaltpilgern durchgeführt werden, nämlich

a) "Drehen im Einlauftotpunkt"

b) "Drehen im Auslauftatpunkt", oder

c) "Drehen im Einlauf- und Auslauftotpunkt".

3. Es lassen sich wesentlich größere Drehwinkel als die
bisher üblichen bis zu maximal 90 einwandfrei beherrschen, da gegenüber einer Drehvorrichtung mit Schneckentrieb, wie die nachfolgenden Beispiele noch zeigen werden, günstigere Bedingungen vorliegen.

h. Wesentlich höhere Maschinendrehzahlen mit d3r dadurch bedingten Übertragung entsprechend größerer Massenbeschleunigungskräfte der kurzzeitig zu drehenden Kassen werden
einwandfrei beherrscht.

5. Durch das abwechselnde Vor- und Rückwärtsdrehen des Werkstückes bei der erfindungsgemäßen Drehvorrichtung erfolgt der Verschleiß an den äußeren Walzwerken symmetrisch und gleichmäßiger über den Kaliberumfang, wodurch die Lebensdauer der äußeren Walzwerkzeuge erhöht wird,

6. Die bei verschiedenen kalt gepilgerten Walzrnaterialien
erwünschte Verdrallung läßt sich durch die Erfindung vermeiden, in dem beispielsweise eine Kurvenscheibe eingesetzt wird, die einen Verdrehwinkel von jeweils 90° bringt.

Nachfolgend werden einige Beispiele gebracht.

1. Verwalzen von Kupferrohren

Beim Verwalzen von Kupferrohren werden bei großen Streckungen (ca. 10 - 12-fache Verlängerung) auch große LuppenvorSchübe

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(ca. 10 - 11 mm pro Hub) erreicht. Damit ergeben sich relativ große Wandverdickungen an der Stelle des Kalibersprunges. Bei einem Drehwinkel von ca. 60° besteht nun dabei die Gefahr, daß die Außenwalzwerkzeuge die Örtlichen Wandverdickungen nicht wegwalzen, sondern versuchen, das Walzmaterial wieder in seine vorherige Lage zurückzudrehen. Dies bedeutet, daß es beim VerwäLzen von Kupferronren notwendig ist, den Drehwinkel in einem Bereich von 70° bis 90° zu legen, um den oben genannten Effekt zu vermeiden. Durch das mehrmalige Verdrehen in einer Richtung wird darüber hinaus bei einem unter 90 liegend'
zur Verdrallung restlos beseitigt.

hinaus bei einem unter 90° liegenden Winkel eine Tendenz

2. Verwalzen von Kugellagerrohren

Beim Verwalzen von Kugellagerrohren mit einem Drehwinkel von ca. 60°, wobei im Einlauftotpunkt des Walzgerüsthubes gedreht v/ird, entstehen in Folge dieser Arbeitsweise größere Spannungsunterschiede in den Radialspannungen auf den Rohrumfang bezogen. Wenn nach dem Kaltpilgerprozeß das kaltgepilgerte Rohr in die einzelnen Rohrscheiben für die Kugellager geteilt wird, besteht in Folge möglicher Sparmungsunterschiede die Gefahr, daß ein Verzug der Kugellagerringe entsteht, d.h. daß diese in gewissen Grenzen oval werden. Diesem Nachteil begegnet man bei einem anderen Verfahren dadurch, daß die Drehung von 60° aufgeteilt wird in einen Drehwinkel von 30° im Einlauftotpunkt des Walzgerüstes und in einen Drehwinkel von 30° im Auslauftotpunkt. Bei diesem bekannten Verfahren wird jeodch stets in einerRichtung gedreht. Würde man nach jeder Drehung um 30° wieder zurückdrehen, so würde das Kugellagerrohr nicht auf seinem ganzen Umfang gleichmäßig erfaßt werden, ein Nachteil der durch das beispielsweise dreimalige Drehen der einen und dreimalige Drehen in der anderen Richtung restlos beseitigt wird.

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3. Verwalzen von Rohren aus Zirconium!egierungen

Es hat sich gezeigt, daß "beim Kaltpilgern bei einem Drehwinkel von ca. 60° im Einlauftotpunkt des Walzgerüstet das gepilgerte Rohr in sich eine gewisse Ver-r drallung erleidet, die insbesondere bei Zirconiumlegierungen zu Beanstandungen führt. Diese lassen sich durch die Erfindung, und zwar durch ein mehrmaliges Drehen um beispieslweise 45° in der einen und 45° in der anderen Richtung beseitigen.

- Patentansprüche -

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Claims

Fall M 654

Patentansprüche

Verfahren zum Herstellen von Rohren aus Rohrluppen durch Kaltpilgern, bei dem die Rohrluppen zum. Rundwalzen der Rohre zwischen den Walzhüben um einen vorgegebenen Winkel absatzweise hin- und zurückgedreht werden, dadurch gekennzeichnet,

daß die Rohrluppen während des gesamten Pilgervorganges zunächst in ersten Totzeiten zwischen mehreren Walzhüben mehrmals in einer Drehrichtung gedreht und anschließend in Totzeiten der folgenden Walzhüben mehrmals in entgegengesetzter Drehrichtung zurückgedreht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrluppe jeweils um den gleichen Winkel gedreht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrluppe in einer Drehrichtung jeweils "mit unterschiedlichen

■ Drehwinkeln gedreht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrluppe mindestens zweimal, vorzugsweise dreimal in gleicher Richtung gedreht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkel bzw. der kleinste Drehwinkel der zu verarbeitenden Werkstoffqualität arijjfiljia'II fc wJfltafffkBlfc der Größe des Vorschubes angepaßt wird und zwar derart, daß hochfesten Werkstoffen kleinere Drehwinkel, weicheren Werkstoffen und großen TorschUben größere Drehwinkel «u- _ΛΛ geordnet werden.

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6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
gedreht wird.

zeichnet, daß die Rohrluppe Je Drehung um etwa 30° bis 90°
7. Vorrichtung zur Durchführung desVerfahrens nach Anspruch 1, mit einer Rohrluppendreheinrichtung, die mit dem Walzgerüstantrieb gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelung über eine synchron mit dem Walzgerüstantrieo ständig umlaufende Kurvenscheibe (1), deren geschlossene Kurveribabn (2) mindestens vier dem Rotationsmittelpunkt der Kurvenscheibe (1) zugeordnete Kreisbahnabschnitte zum Teil unterschiedlichen Radiusses und dazwischen - in Totzeiten der Walzhübe liegende - Übergangskurven (X,Y,Z) aufweist und ein die Kontur der Kurvenbahn abtastendes in einer feststehenden Kulisse längsverschieblich geführtes Organ erfolgt, das zur Übertragung seiner linearen Bewegung auf die Dreheinrichtung mit der Dreheinrichtung verbunden ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenscheibe (1) ausv/echselbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das längsverschiebliche Organ eine Zahnstange (4) ist, deren eines Ende eine die Kurvenscheibenbahn folgende Kurvenscheibenlaufrolle (3) trägt und deren im Bereich des anderen Endes angeordnete Zähne mit dem Ritzel (5) der Dreheinrichtung im Eingriff sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Kurvenscheibe (i)_#über ein Mehrgang-Schaltgetriebe erfolgt.

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