DE2318060B2 - Ziehkörper zur Herstellung von Aushalsungen an Hohlkörpern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ziehkörper zur Herstellung von Aushalsungen an Hohlkörpern aus Metall.

Die bekannten Ziehkörper werden in Verbindung mit Matrizen verwendet (FR-PS 5 70 042, US-PS 25 11 836 und DT-PS 8 57 789), wobei vorzugsweise wenigstens zwei Arbeitsschritte mit unterschiedlich großen Ziehkörpern durchgeführt werden (US-PS 25 11 83b) oder vor dem Aushalsen das umzuformende Material erwärmt wird (DT-PS 8 57 789). Es sind auch Eiehkörper bekannt (US-PS 20 65 915). die ohne Matrize zu verwenden sind, wobei in Abhängigkeit von dem jeweils zu verarbeitenden Material mit oder ohne Vorwärmung gearbeitet wird.

Da es die bekannten Verfahren erfordern, einen oder mehrere Ziehkörper und zusätzlich Matrizen bereitzuhalten, ist der Aufwand verhältnismäßig groß. Es kommen jedoch noch schwierige Probleme hinsichtlich der Beanspruchung der Werkstoffe im Bereich der Aushalsungen hinzu, wenn es sich bei den Hohlkörpern um verhältnismäßig große, jedoch dünnwandige Teile handelt, wie z, B. Sammelschienengehäuse für druckgasisolierte elektrische Schaltanlagen. An Werkstücken dieser Art wiurden Aushalsungen bisher schrittweise hergestellt, indem nach einer Vorwärmung des umzuformenden Materials mit dem Aushalsen begonnen und dieser Vorgang zur erneuten Erwärmung unterbrochen wurde. Der Grund für dieses zeitraubende Vorgehen liegt darii% daß die für eine schonende Verformung des Werkstoffes erforderliche Temperatur nach dem Vorwärmen jeweils nur kurze Zeit besteht und daher die Aushalsung auch nur teilweise erfolgen kann. Wird dennoch versucht, die Aushalsung fertigzustellen, so kommt es zu Schädigungen des Gefüges, die sich durch eine Verschlechterung der Eigenschaften, z. B. Sprödigkeit, Risse und allgemein geringere Festigkeit, äußern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ziehkörper zum Aushalsen zu schaffen, der es gestattet,

ίο Aushalsungen mit geringerem Zeitaufwand und verbesserter Qualität sowohl hinsichtlich der äußeren als auch der inneren Beschaffenheit des umgeformten Materials herzustellen.

Damit wird erreicht, daß der Wärmefluß von der mit dem vorgewärmten Material des Hohlkörpers in Berührung tretenden Oberfläche des Ziehkörpers in dessen Inneres so stark behindert ist, daß das zu verformende Material wesentlich länger als bei der Verwendung der bisher üblichen Ziehkörper eine für die Ver-

jo formung günstige Temperatur beibehält Damit entfallen auch zeitraubende Nachglühvorgänge, denn das Gefüge wird nicht geschädigt. Auf diese Weise kann erreicht werden, daß sich Aushalsungen in einem Zug herstellen "assen und somit eine Unterbrechung des Arbeitsganges nicht mehr erforderlich ist. Da in den Ziehkörper nur noch eine geringe Wärmemenge einfließt, ist auch die Energiebilanz des Verfahrens verbessert.

Eine Oberflächenschicht mit geringer Wärmeableitung kann in vorteilhafter Weise durch eine dem Innen-

körper angepaßte Haube aus einem zunderbeständigen, schiecht wärmeleitenden Blech von geringer Dicke gebildet sein, die isoliert auf dem Innenkörper abgestützt ist. Da die Haube nur aus einem verhältnismäßig dünnen Material zu bestehen braucht, ergibt sich die erwünschte geringe Wärmeableitung.

Die wärmeisolierte Anordnung der Haube auf dem Innenkörper ist auf unterschiedliche Weise erzielbar. Als vorteilhaft hat es sich beispielsweise erwiesen, auf der Außenfläche des Innenkörpers Stützkörper anzuordnen. Selbst bei einer großen Anzahl solcher Stützkörper ist die gesamte Berührungsfläche der Haube mit den Stützkörpern im Vergleich zu der Oberfläche der Haube verhältnismäßig gering, so daß für den Wärmefluß von der Haube zum Innenkörper nur ein verhältnismäßig geringer Durchschnittsquerschnitt zur Verfügung steht. Als Stützkörper eignen sich beispielsweise Drähte mit kreisförmigem Querschnitt. Diese können am ganzen Umfang des Innenkörpers verteilt entlang den Fallinien angeordnet und in Gestalt eines Korbes miteinander verbunden sein. Damit erhält der Ziehkörper einen dreiteiligen Aufbau mit der Möglichkeit, im Bedarfsfall das eine oder andere Teil auszuwechseln.
An Stelle gesonderter Stützkörper kann eine gegenüber der Gesamtoberfläche verkleinerte Auflagefläche für die Haube auch dadurch geschaffen werden, daß der Innenkörper mit einer Anzahl von Nuten versehen ist. Diese Nuten können sich ebenfalls in Richtung der Fallinien oder aber in Umfangsrichtung erstrecken.

Beide Nulen können auch nach Art eines Waffelmusters miteinander kombiniert werden.

Eine weitere Möglichkeit, die Haube wärmeisoliert auf dem Innenkörper abzustützen, besteht darin, daß zwischen der Haube und dem Innenkörper ein schlecht wärmeleitender Füllstoff angeordnet ist. Hierfür kommen sowohl mineralische Füllstoffe als auch Kombinationen mineralischer und organischer Materialien in Betracht.

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In Weiterbildung der Erfindung kann jedoch als Oberflächenschicht auch eine auf den Innenkörper aufgebrachte keramische Schicht dienen. Eine Schicht dieser Art hat zugleich die Eigenschaft geringer Wärmespeicherung und geringer Wärmeleitung.

Durch die vorstehend erläuterten Ausgestaltungen der Erfindung wird erreicht, daß der 2'iehkörper nur eine unbedeutende Wärmemenge abnehmen kann und deshalb eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit gewählt werden kann. Im gleichen Sinn wirkt es sich aus, wenn in Weiterbildung der Erfindung von der üblichen Kegelform abgewichen wird und der Ziehkörper eine derartige Gesittung erhält, daß bei dem Ziehvorgang der mit dem umzuformenden Material zuerst in Berührung tretende Teil des Ziehkörpers der Form des Durchbruches des auszuhülsenden Hohlkörpers und der zuletzt hindurchtretende Teil der Form des Kragens der Aushalsung angepaßt ist Der Ziehkörper hat infolgedessen an seinem einen Ende elliptische Gestalt und ist an seinem anderen Ende entsprechend dem Kragen der Aushalsung kreisförmig. Man erreicht auf diose Weise, daß der Ziehkörper schon zu Beginn des Ziehvorganges nicht nur punktweise, sondern linienhaft mit dem umzuformenden Material in Berührung tritt und deshalb das umzuformende Material gleichmäßiger beansprucht wird. Ein besonders günstiger zeitlicher Verlauf der Ziehkräfte kann dadurch erreicht werden, daß die Mantelfläche des Ziehkörpers in Verbindung mit der zuvor beschriebenen Gestaltung die Kontur einer Traktrix {Schleppkurve) aufweist Der Ziehkörper wird dadurch in solcher Weise nach außen gewölbt, daß der Biegehebel während des Ziehvorganges annähernd konstant bleibt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Figuren näher erläutert. Es zeigt Fig.! einen Hohlkörper mit einer Aushalsung, F i g. 2 einen Ziehkörper mit dreiteiligem Aufbau, F i g. 3 einen Innenkörper mit Nuten, F i g. 4 einen Ziehkörper im Schnitt, bei dem ein Füllstoff zwischen dem Innenkörper und der Haube eingebracht ist.

In einer weiteren Schnittdarstellung zeigt die F i g. 5 einen Ziehkörper mit einer aufgebrannten keramischen Schicht.

In der Draufsicht und einer Seitenansicht zeigen die Fig.6 und 7 einen Ziehkörper, dessc; Kontur einer Schleppkurve nachgebildet ist.

Zum besseren Verständnis des Anwendungsgebietes von Ziehkörpern gemäß der Erfindung ist in F i g. 1 ein im wesentlichen zylindrischer Behälter 1 gezeigt, der Flansche 2 besitzt. Der Behälter 1 kann Bestandteil einer metallgekapselten elektrischen Hochspannungsanlage sein, die im Betrieb mit einem unier Druck stehenden Isoliergas gefüllt ist. In dem Behälter 1 können sich Sammelschienenleiter oder Betriebsmittel wie Leistungsschalter, Trennschalter, Wandler befinden. Die Flansche 2 dienen zur Verbindung des Behälters 1 mit weiteren gleichen oder ähnlichen Behaltern.

Der Behälter 1 ist mit einer Aushalsung versehen, die einen Kragen 3 bildet. An diesem Kragen können abzweigende Rohre bzw. Behälter angeschweißt oder auf andere Weise befestigt werden. Die Aushalsung schafft hierbei einen abgerundeten Übergang von dem Behälter I zu dem abzweigenden Rohr bzw. Behälter. Dies wirkt sich günstig auf die dielektrische Beanspruchung des Isoliergases aus. Die Aushalsung wird in der Weis;e hergestellt, daß zunächst in den zylindrischen Behälter 1 ein elliptischer Durchbruch eingearbeiet wird. Die Parameter dieser Ellipse richten sich nach dem Durchmesser des Behälters 1 und der Höhe des gewünschten Kragens 3. Das am Rand des Durchbruches befindliche umzuformende Material wird daraufhin mit Gasbrennern erwärmt, und ein Ziehkörper der noch zu beschreibenden Art wird von innen durch den Durchbruch hindurchbewegt, wöbe; der Rand des Durchbruches aufgewölbt wird und der gewünschte Kragen entsteht

Ein geeigneter Ziehkörper ist in auseinandergezogener Darstellung in F i g. 2 gezeigt Der Ziehkörper 4 besteht aus einem Innenkörper 5, einem Korb 6 und einer Haube 7. Der Innenkörper 5 besteht aus einem für Bauzwecke üblichen Stahl (z. B. Stahl mit der deutschen Normbezeichnung ST 37). Er ist im wesentlichen kegelförmig gestaltet, wobei die obere kreisförmige Stirnfläche tO so bemessen ist, daß sie sich in den erwähnten Durchbruch des Behälters 1 einführen läßt und der untere zylindrische Abschnitt 11 einen dem Innendurchmesser des Kragens 3 entsprechenden Durchmesser besitzt. An seinem oberen Ende trägt der Innenkörper 5 einen zur Kupplung mit einer nicht gezeigten Ziehvorrichtung dienenden Zapfen 12. Zur Gewichtsersparnis kann der Innenkörper 5 hohl ausgebildet sein.

Der dem Innenkörper 5 angepaßte Korb 6 besteht aus Stahldrähten 13, die an einem Ring 14 befestigt sind, der auf der oberen Stirnfläche 10 des Innenkörpers 5 aufliegt.

Die Haube 7, welche die Oberfläche des Ziehkörpers 4 bildet, besteht aus einem zunderbeständigen Blech, z. B. aus einem ferritischen Stahl. Die Haube 7 deckt den Korb 6 und den Innenkörper 5 vollständig ab und steht in Linienberührung mit den Drähten 13 des Korbes 6. Dadurch ist nur ein sehr geringer Querschnitt für den Wärmedurchtritt vorhanden. Zusätzlich wirkt der zwischen der Haube 7 und den Drähten 13 verbleibende Zwischenraum als isolierendes Luftpolster. Eine besondere Verbindung zwischen den einzelnen Teilen des Ziehkörpers 4 ist nicht erforderlich, da der Korb 6 und die Haube 7 durch ihre Kegelform auf dem Innenkörper 5 Halt finden.

Ein aus Drähten bestehender Korb 6 ist entbehrlich, wenn ein Innenkörper 15 gemäß der F i g. 3 verwendet wird. Der Innenkörper 15 ist mit Längsnuten 16 (linker Teil der F i g. 3) bzw. mit Umfangsnuten 17 (rechter Teil der F i g. 3) versehen, so daß ebenfalls für die Haube 7 eine Linienauflage gebildet ist. Es können auch die Längsnuten 16 mit den Umfangsnuten 17 kombiniert werden, so daß ein Waffelmuster entsteht.

An Stelle von Stützkörpern in der Art eines Korbes 6 gemäß der F i g. 2 oder von Nuten gemäß der F i g. kann die Haube 7 auch flächenhaft abgestützt sein, wie dies in der F i g. 4 dargestellt ist. Dort wird der Raum, den in F i g. 2 der Korb 6 einnimmt, durch eine wärmeisolierende, mechanisch ausreichend feste Füllmasse eingenommen. Die Füllmasse 21 kann beispielsweise Steinwolle als isolierenden Bestandteil enthalten.

Während bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen von Ziehkörpern ein zwei- oder mehrteiliger Aufbau vorgesehen ist, zeigt die F i g. 5 einen einstückigen Ziehkörper 22. Die Wärmeisolation wird hier durch eine keramische Oberflächenschicht 23 gebildet, die aufgebrannt sein kann. Infolge ihrer geringen Dicke hat diese Schicht auch eine geringe Wärmespeicherung. Die Ziehkörper gemäß den F i g. 2 bis 5 haben eine im wesentlichen kegelförmige Gestalt. Dies hat zur Folge, daß bei dem Ziehvorgang der obere Teil des

Ziehkörpers mit dem elliptischen Durchbruch des Behälters 1 zunächst nur in einzelnen Punkten in Berührung tritt. Bei dem Ziehkörper gemäß den F i g. 6 und 7 weist dagegen der obere Teil 26 des Ziehkörpers 25 ebenfalls die Form einer Ellipse auf, so daß eine Berührung am ganzen Umfang möglich ist. Das untere Ende 27 des Ziehkörpers 25 ist entsprechend der Form des Kragens kreisförmig gestaltet wie bei den zuvor beschriebenen Ziehkörpern. Ferner ist die Kontur 30 des Ziehkörpers 25 einer Traktrix (Schleppkurve) nachgebildet, wodurch erreicht wird, daß der Biegehebel bei dem gesamten Ziehvorgang annähernd konstant bleibt. Auf diese Weise erreicht man einen besonders günstigen Verlauf der Ziehkräfte während des Aushalsungsvorganges. Im übrigen kann der Ziehkörper 25 so aufgebaut sein, wie dies bereits beschrieben worden ist. Er kann deshalb einen dreiteiligen Aufbau besitzen wie in F i g. 2 oder er kann entsprechend den F i g. 3 bis 5 gestaltet sein.

Die zur Bewegung des Ziehkörpers erforderliche Transportvorrichtung ist nicht dargestellt. Es kann sich beispielsweise um eine hydraulisch arbeitende Ziehvor-

S richtung handeln, die sich an dem Behälter 1 abstützt und die mit dem Zapfen 12 des Innenkörpers 5 gekuppelt werden kann. Stattdessen können die Ziehkörper mit einer öffnung versehen sein, in die ein Kupplungsstück bajonettartig oder mit einem Schraubengewinde

to eingreift.

Gute Ergebnisse lassen sich insbesondere dann erzielen, wenn der Rand des in den Behälter 1 eingearbeiteten Durchbruches vor Beginn des Ziehvorganges erwärmt und die Wärmezufuhr während des Ziehvörgan-

is ges fortgesetzt wird. Dieses Vorgehen ermöglicht bei geringem Energieaufwand hohe Ziehgeschwindigkeiten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Ziehkörper zur Herstellung von Aushebungen an Hohlkörpern aus Metall, gekennzeichnet durch einen Innenkörper (5) und eine darauf aufgebrachte Oberflächenschicht (7) mit geringer Wärmeableitung.

i 2. Ziejjkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Oberflächenschicht eine dem Innenkörper (5) angepaßte Haube (7) aus einem zunderbeständigen, schlecht wärmeleitenden Blech von geringer Dicke dient, die wärmeisoliert auf dem Innenkörper (5) abgestützt ist.

3. Ziehkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenfläche des Innenkörpers (5) Stützkörper (13) angeordnet sind.

4. Ziehkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß als Stützkörper Drähte (13) mit kreisförmigem Querschnitt dienen.

5. Ziehkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte (13) am ganzen Umfang des Innenkörpers (5) verteilt entlang den Fallinien angeordnet und in Gestalt eines Korbes (6) miteinander verbunden sind.

6. Ziehkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenkörper (15) an seiner Oberfläche mit einer Anzahl Nuten (16,17) versehen ist.

7. Ziehkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Haube (7) und dem Innenkörper (5) ein schlecht wärmeleitender Füllstoff (21) angeordnet ist.

8. Ziehkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Innenkörper eine keramische Oberflächenschicht (23) aufgebracht ist.