DE2420014A1

DE2420014A1 - Forming of inner grooves in thin tubes - involves mandrel and pressing rollers to control flow forming

Info

Publication number: DE2420014A1
Application number: DE2420014A
Authority: DE
Inventors: Pierre Raymond Habay
Original assignee: Gouvernement de la Republique Francaise
Current assignee: Gouvernement de la Republique Francaise
Priority date: 1973-06-07
Filing date: 1974-04-25
Publication date: 1975-01-02

Abstract

Blanks of high-strength steels, such as maraging steel, are used and one end of the blank has a threaded section inserted into a ring. The mandrel which is contoured in correspondence with the grooves in the tube is pushed into the bore of the blank which is coaxial with its outside surface. A steadying ring fits round the outside surface while press rollers engage the chamfered end of the blank. The mandrel is held in the machine arbour and helical grooves may be formed and the wall thickness of the blank may be subject to a reduction of over 50%. The process eliminates costly machining and also improves the fibre structure.

Description

Verfahren zur Herstellung von Zügen oder Riefen in der Innenfläche von Körpern mit gerader oder gebogener Mantellinie während einer Verformung durch Abstreckdrücken, sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens In der FR-PS 1 499 906 ist die Herstellung von Zügen oder Riefen in der Innenfläche von Körpern mit gerader oder gebogener Mantellinie durch ein AbstreckdrUcA-Formverfahren beschrieben. Dabei wird von dem Abstreckdrückverfahren Gebrauch gemacht, aber es wird die üblicherweise verwendete glatte Drückwalze (Dorn) durch eine mit Rippen versehene Drückwalze ersetzt. Process for the production of trains or grooves in the inner surface of bodies with a straight or curved surface line during deformation Ironing press, as well as device for carrying out this process In the FR-PS 1 499 906 is the production of features or grooves in the inner surface of bodies Described with a straight or curved surface line by an ironing pressure forming process. The ironing method is used here, but this is usually the case used smooth pressure roller (mandrel) by a ribbed Pressure roller replaced.

Die vorliegende' Erfindung betrifft die Anwendung dieses Verfahrens auf die Herstellung von Metallrohren von geringer Wandstärke und großer Länge, die innenseitig mit Zügen versehen sind (spiralförmige Züge oder gerade Riefen oder Nutzen), aus Stahl hoher Festigkeit, wobei die Rohre hohen Präzisionsanforderungen genügen müssen.The present invention relates to the use of this method on the production of metal pipes of small wall thickness and great length, the are provided with lines on the inside (spiral lines or straight grooves or Benefit), made of high-strength steel, with the pipes requiring high precision have to suffice.

Seit etwa einem halben Jahrhundert ist zur Herstellung von Innengewinden von Rohren ein Drückverfahren bekannt, bei dem gegen die Außenwand eines auf eine Drückwalze aufgesteckten Rohres ein Druck ausgeübt wird. Zur Erzielung des Druckes wird ein Drückwerkzeug verwendet, welches in Rohrlängsrichtung mit einem Vorschub verfahren wird, der pro Umdrehung kleiner ist als die Steigung des Gewindes auf der Drückwalze. Somit wirkt das Drückwerkzeug, welches eine bestimmte Länge aufweist (die wenigstens der Gewindesteigung entspricht), mit einer gleichmäßigen Druckintensität auf jeden Punkt der Außenfläche. Dieses Verfahren kann begreiflicherweise nicht für die Herstellung von Zügen mit einer Steigung von mehreren Metern Länge, beispielsweise in der Größenordnung von 30 m eingesetzt werden, da es in diesem Fall nicht möglich ist, ein Werkzeug mit der erforderlichen Länge herzustellen. Das bekannte Verfahren eignet sich fur die Herstellung von Gewinden mit einer Gewindesteigung in der Größenordnung von 6 bis 8 mm maximal.For about half a century it has been used to manufacture internal threads known from pipes a spinning process, in which against the outer wall of a Pressure roller attached to the tube, a pressure is exerted. To achieve the pressure a spinning tool is used, which moves in the longitudinal direction of the pipe with a feed is moved, which is smaller per revolution than the pitch of the thread the pressure roller. The spinning tool, which has a certain length, thus acts (which corresponds at least to the thread pitch), with a uniform pressure intensity on every point of the outer surface. Understandably, this procedure cannot for the manufacture of trains with a pitch of several meters in length, for example in the order of 30 m, as it is not possible in this case is to make a tool of the required length. The known procedure is suitable for the production of threads with a thread pitch of the order of magnitude from 6 to 8 mm maximum.

Wegen der zum damaligen Zeitpunkt zur Verfügung stehenden ziemlich begrenzten technischen Einrichtungen wurde dieses Drückverfahren für die Bearbeitung von leicht dehnbaren Metallen mit geringer Bruchfestigkeit, wie etwa niedrig gekohltem Stahl und Messing, empfohlen. Es versteht sich, - daß die Bearbeitung von Gegenständen aus hochwider-, standsfähigem Stahl, der wesentlich weniger dehnbar als die bekannten Mets1le ist; den Einsatz anderer technischer Mittel erfordert. Ein anderer Nachteil besteht darin, daß der Rohling durch dieses Drücken nur eine unwesentliche Längenveränderung erfährt. Wenn man auf diese Weise ein langes Rohr (über Im) herstellen will, ist es erforderlich, einen Rohling von entsprechender Länge einzusetzen, bei dem eine durch Bohren hergestellte Innenhöhlung zu einem großen Materialverlust und zu, einem spanabhebenden Vorgang von langer Dauer und somit zu einem hohen Herstellungspreis für den Rohling führt.Because of the pretty much available at the time limited technical facilities, this spinning method was used for machining of easily ductile metals with low breaking strength, such as low carbon Steel and brass, recommended. It goes without saying - that the processing of objects Made of highly resistant, sturdy steel, which is much less ductile than the known Mets1le is; requires the use of other technical means. Another The disadvantage is that the blank is only insignificant by this pressing Experience changes in length. If you can make a long pipe (about Im) this way wants, it is necessary to use a blank of the appropriate length an inner cavity made by drilling leads to a large loss of material and to, a machining process of long duration and thus at a high manufacturing price for the blank leads.

Das zylindrische Abstreckdrückverfahren, wie es gegenwärtig praktiziert wird, ermöglicht im Gegensatz dazu die Herstellung von glatten, zylindrischen Rohren großer Länge aus hochwiderstandsfähigem Stahl, wobei von kurzen Rohlingen ausgegangen wird.The cylindrical ironing process as currently practiced in contrast, enables the production of smooth, cylindrical tubes long length made of high-strength steel, assuming short blanks will.

Bei dem zylindrischen Abstreckdrückverfahren werden glatte, zylindrische Rohre durch plastische Verformung des Werkstoffes erzeugt. Bei diesem Vorgang wird ein rohrförmiger Rohling einem rotierenden Fließpreßvorgang unterworfen. Dabei befindet sich der Rohling auf einer glatten, zylindrischen und drehbar angetriebenen Drückwalze, während außen eine oder mehrere Drückrollen, die in kostantem Abstand in Bezug auf die Achse der Drückwalze gehalten werden, während einer Längsbewegung gegen den Rohling anliegen. Zwischen der Drückwalze und der Drückrolle bzw. den Drückrollen findet ein Fließverformvorgang des Metalls statt, wobei die Wandstärke des Rohling verkleinert und die Länge des Rohlings vergrößert wird, da das Volumen des Werkstoffs konstant bleibt. Der Prozentsatz der Wandatärkenredukilon beträgt eO e x 100, wobei eo gleich der Wandstärke des RoheO lings und e gleich der Wandstärke des fertigen, dem Abstreckdrückvorgang unterworfenen Rohrs ist. Der Prozentsatz der l - lo Längenvergrößerung hat den Wert x 100, wobei lo lo gleich der Länge des Rohlings und 1 gleich der Länge des fertigen, dem Abstreckdrückvorgang unterworfenen Rohres ist.The cylindrical ironing process results in smooth, cylindrical ones Tubes produced by plastic deformation of the material. During this process, a tubular blank is subjected to a rotating extrusion process. It is located the blank is placed on a smooth, cylindrical and rotatably driven pressure roller, while outside one or more pressure rollers, which are in constant distance with respect to the axis of the pressure roller are held during a longitudinal movement against the The blank. Between the pressure roller and the pressure roller or rollers a flow deformation process of the metal takes place, whereby the wall thickness of the blank and the length of the blank is increased, since the volume of the material remains constant. The percentage of the Wandatärkenredukilon is eO e x 100, where eo equal to the wall thickness of the blank and e equal to the wall thickness of the finished one, is subjected to the ironing process. The percentage of l - lo increase in length has the value x 100, where lo lo equal to the length of the blank and 1 is equal to the length of the finished tube subjected to the ironing process.

Bei dem gegenwärtig praktizierten Abstreckdrücken erreicht man einen Wandstärkenreduktionsgrad zwischen 20 bia 60 % pro Durchgang, und man kann im Falle mehrerer Durchgänge 80,' erreichen. Ein erhöhter Wandstärkenreduktionsgrad weist insbesondere folgende Vorteile auf: a) eine Verbesserung der Werkstoffeigenschaften (Elastizitätsgrenze und Bruchwiderstand), b) es werden Materialfehler sichtbar, wie etwa Risse, Einschlüsse oder Auf spaltungen, die mittels einer Ultraschallprüfung schwierig zu erkennen sind. Wenn diese Fehler vorhanden sind, geht das fehlerhafte Stück während des Abstreckdrückvorganges zu Bruch, wodurch sich eine Röntgenkontrolle erübrigt, c) der Faserverlauf wird verbessert, und d) die Kornstruktur, deren Größe sich verringert, wird verbessert.One achieves one with the ironing press currently practiced Degree of wall thickness reduction between 20 and 60% per pass, and one can in the case multiple passages 80 'reach. An increased degree of wall thickness reduction shows in particular the following advantages: a) an improvement in the material properties (Elastic limit and breaking resistance), b) material defects become visible, such as cracks, inclusions or splits that are detected by means of an ultrasonic test difficult to see. If these errors are present, the faulty one goes Piece broke during the ironing process, resulting in an X-ray check superfluous, c) the grain flow is improved, and d) the grain structure, its size diminishes, is improved.

Ei wird von Rohlingen ausgegangen, die wesentlich kürzer sind, als das Endprodukt. Üblicherweise erhält man bei Jedem Durchgang eine Längenvergrößerung zwischen 1,5 und 2 mal der Länge des Rohlings. Bei dem modernen Abstreckdrücken sind zwei oder drei Drückrollen vorgesehen, die durch das auf der sich drehenden Drückwalze angeordnete Werkstück drehbar angetrieben werden. Die Form des aktiven Teils der Drückrollen wird für Jeden gesonderten Fall empirisch bestimmt. Die Herstellung innen Züge aufweisender Rohre aus Stahl mit hochwertigen mechanischen Eigenschaften, wie etwa MARAGIN;Stshl, innerhalb genauer Toleranzen mittels der gegenwärtig bekannten konventionellen Mittel ist ein besonders schwieriges Problem, da die Wandstarke des fertigen Rohres gering ist (in der Größenordnung zwischen 1 und 2 mm), da das Rohr lang ist (größenordnungsmäßig entspricht die Länge etwa 15 mal dem Durchmesser) und da die Züge (etwa 50. mit einer Tiefe in der Größenordnung von 0,5 mm) jeweils die gleiche Form aufweisen und über die gesamte Länge präzise hergestellt sein müssen.Egg is assumed to be blanks that are much shorter than the end product. Usually one gets an increase in length with each pass between 1.5 and 2 times the length of the blank. With modern ironing there are two or three pinch rollers provided by the on the rotating Press roll arranged workpiece are rotatably driven. The shape of the active Part of the spinning rollers is determined empirically for each separate case. The production Steel pipes with internal pulls with high-quality mechanical properties, such as MARAGIN; Stshl, within precise tolerances using those currently known conventional means is a particularly difficult problem because of the wall thickness of the finished pipe is small (in the order of magnitude between 1 and 2 mm), as the pipe is long (in terms of size, the length corresponds to about 15 times the diameter) and there the trains (about 50th with a depth of the order of magnitude of 0.5 mm) each have the same shape and precise over the entire length must be made.

Es ist zwar relativ leicht, mittels des klassischen Abstreckdrückverfahrens dünnwandige Rohre mit glatten Oberflächen herzustellen. Die Herstellung der Züge durch eine spanabhebende Bearbeitung, was das einzige gegenwärtig bekannte Mittel ist, hat jedoch ein Zerschneiden der Metallfaser und damit in dem Material ein Ungleichgewicht zur.It is relatively easy using the classic ironing process manufacture thin-walled pipes with smooth surfaces. The making of the trains by machining, which is the only currently known means is, however, has a cutting of the metal fiber and thus an imbalance in the material to the.

Folge, welches infolge der geringen Wandstärke des Rohres Verformungen des Produktes (Bogenbildung, Unrundwerden) mit sich bringt. Durch die thermische Behandlung, der man im allgemeinen das Rohr nach dem Herstellen der Züge unterzieht, um dem Werkstoff die endgültigen Eigenschaften zu verleihen, werden diese Verformungen noch weiter betont. Bei diesem Herstellungsverfahren scheidet eine grosse Anzahl der Werkstücke als Schrott aus. Ganz allgemein kann gesagt werden, daß die verbleibenden Stücke einer schwierigen und kostspieligen spanabhebenden Nachbearbeitung unterzogen werden müssen.Consequence, which due to the low wall thickness of the pipe deformations of the product (arching, out-of-roundness). Due to the thermal Treatment to which the pipe is generally subjected after the pulls have been made, these deformations are used to give the material its final properties further emphasized. In this manufacturing process, a large number of them separate of the workpieces as scrap. In general it can be said that the remaining Pieces subjected to difficult and costly post-machining Need to become.

Zur Behebung dieser Schwierigkeiten wird erfindungsgemäß ein Abstreckdrückverfahren über eine mit Riefen versehene Drückwalze vorgeschlagen, welches es ermöglicht, mittels des Abstreckdrückverfahrens direkt Stahlrohre mit gehobenen mechanischen Eigenschaften (MARAGING-Stahl), von geringer Wandstärke (kleiner als 5 mm) herzustellen, die innenseitig mit spiralförmigen Zügen mit einer Steigung von mehreren Metern oder mit geraden Nuten versehen sind, @nd die eine gute geometrische Maßhaltigkeit bei gutem @berflächenzustand aufweisen. Dieses Verfahren ermöglicht es, mit Züge:i' versehene Rohre einer Wärmebehandlung zur Erzielung der erstrebten mechanischen Eigenschaften zu unterziehen, ohne daß eine merkliche Verformung auftritt.According to the invention, an ironing method is used to overcome these difficulties proposed via a grooved pressure roller, which makes it possible by means of the ironing process direct steel pipes with upscale mechanical Properties (MARAGING steel), to be produced from low wall thickness (less than 5 mm), the inside with spiral lines with an incline of several meters or are provided with straight grooves, @ and which have good geometric dimensional accuracy with good surface condition. This procedure allows, with trains: i ' provided tubes for a heat treatment Achieving the desired mechanical properties without any noticeable deformation occurring.

Einer der größten Vorteile der Erfindung besteht darin, daß weder mechanische Nachbearbeitungen, noch Bohrvorgänge, noch Einschnitte nach der Wärmebehandlung vorgenommen werden mUssen.One of the greatest advantages of the invention is that neither mechanical post-processing, still drilling operations, still incisions after the heat treatment must be made.

Darüber hinaus sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhebliche Materialverbesserungen verbunden, und zwar in bezug auf die mechanischen Eigenschaften, den Faserverlauf, die Kornstruktur und die Homogenität.In addition, with the method according to the invention are considerable Material improvements related to the mechanical properties, the grain, the grain structure and the homogeneity.

Schließlich ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine erhebliche Verringerung des Kaufpreises für den Rohling, sowie eine Verringerung des Ausschusses und der mechanischen Bearbeitungszeit des Rohrs: insgesamt gesehen fUhrt dies zu äußerst niedrigen Herstellungskosten für das fertige Produkt.Finally, the method according to the invention enables a considerable Reduction in the purchase price for the blank, as well as a reduction in scrap and the mechanical processing time of the pipe: taken as a whole, this leads to extremely low manufacturing costs for the finished product.

Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren für Rohre mit sehr geringer Wandstärke und großer Länge anzugeben, welche innen Züge aufweisen, und zwar entweder spiralförmige Züge von großer Steigung oder gerade Nuten, wobei die Rohre aus wenig bildsamew Stahl von gehobenen mechanischen Eigenschaften hergestellt sein sollen. Das erfindungsgeaäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß folgende sich aneinander anschließende Verfahrensschritte vorgesehen sind: Herstellung eines zylindrischen, rohrförmigen Rohlings aus wenig bildsamem Stahl, der zur Verringerung des mechanischen Widerstandes einer thermischen Behandlung in Form eines Glühvorganges unterzogen wurde, anschließendes Formen des Rohres durch ein Drückverfahrefl durch Fließpressen des sich drehenden, nach Art einer Manschette auf eine Drtlckwalze aufgesteckten Rohlings, wobei die Drückwalze drehbar angetrieben wird und auf ihrer Ober-.The invention is therefore based on the object of a manufacturing method for pipes with very thin walls and long lengths, specify which ones are inside Have trains, either spiral-shaped trains of great pitch or straight Grooves, the tubes made of little malleable steel with superior mechanical properties should be made. The inventive method is characterized in that that the following sequential process steps are provided: production a cylindrical, tubular blank made of less malleable steel, which is used to reduce the mechanical resistance of a thermal treatment in the form of an annealing process was subjected to subsequent shaping of the tube by a pressing process Extrusion of the rotating, like a cuff on a pressure roller attached blank, wherein the pressure roller is rotatably driven and on her Upper.

fläche die spiegelbildliche Abbildung der innerhalb des Rohres herzustellenden Züge trägt, und der Rohling durch den Fließpreßvorgang einer mehr als 50 % betragenden ra--dialen Wandstärkenverringerung unterworfen wird, die den verformten Stahl zwingt, die Hohlräume der Drückwalze auszufüllen und eine Verlängerung des Rohlings von wenigstens 100 % zu bewirken, anschließende mechanische Bearbeitung der Außenfläche des Rohres zur Verringerung der Wandstärke, und schließlich zur Erhöhung der mechanischen Eigensohaften des Stahls eine Wärmebehandlung des Rohres.surface the mirror image of the image to be produced inside the pipe Trains wear, and the blank by the extrusion process an amount of more than 50% is subjected to radial wall thickness reduction, which forces the deformed steel, to fill the cavities of the pressure roller and an extension of the blank of to effect at least 100%, subsequent mechanical processing of the outer surface of the pipe to reduce the wall thickness, and finally to increase the mechanical Properties of the steel heat treatment of the pipe.

Der Erfindung liegt weiterhin als Aufgabe die Schaffung einer Vorrichtung zugrunde, die es ermöglicht, eine Fließverformung eines rohrförmigen, auf eine Drückwalze aufgesteckten Rohlings durchzuführen, und die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Drückwalze auf dei zylindrischen Teil ihrer Oberfläche mit Riefen versehen ist, sei es in Forr von spiralförmig angeordneten Zügen mit großer Steigung, sei es mit geraden Riefen oder Rippen, wobei die Länge des Züge aufweisenden Teils der Drückwalze wenigstens der doppelten Länge des Rohlings entspricht, und ein Ende des Rohlings fest mit einem Ende der Drückwalze verbunden ist, und drehbar angeordnete DrUckwalzen mit konischen Angrlffsbereichen und konischen Ver3üngungsberei chen vorgesehen sind, mittels derer Druck auf den Rohling auqeübt werden kann, und Einrichtungen zur Erzeugung einer Rela*ivv rschiebung in axialer Richtung zwischen der Drückwalze und den Drückrollen vorgesehen sind, derart, daß die DrUckrollen mit ihren konischen Angriffsbereichen gegen den Rohling anliegen.Another object of the invention is to provide a device based on which it enables a flow deformation of a tubular, on a pressure roller to carry out attached blank, and which is characterized in that the The pressure roller is grooved on the cylindrical part of its surface, be it in the form of spirally arranged trains with a steep incline, be it with straight grooves or ribs, the length of the pulling part of the pressure roller at least twice the length of the blank, and one end of the blank is fixedly connected to one end of the pressure roller, and rotatably arranged pressure rollers are provided with conical attack areas and conical tapering areas, by means of which pressure can be exerted on the blank, and means for producing it a relative displacement in the axial direction between the pressure roller and the pressure rollers are provided in such a way that the pressure rollers with their conical areas of application against the blank.

Die Verformung des extrudierten Metalls erfolgt gleichzeitig in Richtung einer radialen und einer tangentialen, parallel zur Achse der Drückwalze gerichteten Komponente.The deformation of the extruded metal occurs simultaneously in the direction one radial and one tangential, parallel to the axis of the pressure roller directional component.

Für den Fall, daß die Drückwalze spiralförmige Züge aufweist, hat dies zur Folge, daß der Abstreckdrückvorgang in einem einzigen Durchgang erfolgen muß, denn ein zweiter Durchgang würde infolge des Spiralanstieges eine Abscherwirkung auf den Werkstoff ausüben, der während des ersten Durchganges in die Hohlräume der Drückwalze eingedrückt wurde. Für spiralförmige Züge ist daher der Maximalbetrag der Wandstärkenverringerung auf den üblichen - Maximalbetrag des klassischen Abstreckdrückverfahrens pro Durchgang begrenzt, und somit auf 50 bis 70 96. Diese Einschränkung besteht aber nicht für die Herstellung gerader Nuten (Riefen), da es in diesem Fall möglich und empfehlenswert ist, mehrere Durchgänge vorzunehmen, wodurch ein Reduktionsgrad von über 70 % erzielt werden kann, unter der Voraussetzung, daß zwischen jedem Durchgang zur Verhinderung einer Materialzerstörung infolge zu starker Kaltverfestigung ein austenitischer Glühvorgang ( Abkühlung in flüssigem Medium) stattfindet.In the event that the pressure roller has spiral-shaped trains, has As a result, the ironing process takes place in a single pass must, because a second pass would result in a shearing effect due to the spiral rise exercise on the material that enters the cavities of the during the first pass Pressure roller has been pressed. For spiral trains is therefore the maximum amount the wall thickness reduction to the usual - maximum amount of the classic ironing process per round, and thus to 50 to 70 96. This restriction exists but not for the production of straight grooves (grooves), as it is possible in this case and it is advisable to make several passes, creating a degree of reduction of over 70% can be achieved provided that between each pass to prevent material destruction due to excessive strain hardening Austenitic annealing process (cooling in a liquid medium) takes place.

Zum besseren Verständnis der Erfindung und zur Erläuterung eines Anwendungsbeispiels wird nachstehend anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel für das Verfahren und die Vorrichtung beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 die Schnittdarstellung eines Rohlings aus MARA-GINiStahl vor dem Abstreckdrücken (die Bohrung ist geschliffen); Fig. 2 eine schematische Darstellung der Abstreckdrückvorrichtung im Längsschnitt, wobei die Drückrollen und der Rohling in der Stellung vor dem Abstreckdrücken gezeigt sind; Fig. 3 eine Darstellung entsprechend Fig. 2, wobei die Drückrollen und die Form des Rohres nach dem Abstreckdrücken gezeigt sind; Fig. 4 einen Querschnitt durch die Drückwalze in Teilansicht und in vergrößerter Darstellung, aus der die Riefen in der Drückwalze ersichtlich sind; Fig. 5 die Außenseite einer Drückrolle gemäß den Fig.For a better understanding of the invention and to explain an application example is an exemplary embodiment of the method below with reference to the drawings and the device described. The figures show: FIG. 1 the sectional illustration of a MARA-GINiStahl blanks before ironing (the bore is ground); Fig. 2 is a schematic representation of the ironing device in longitudinal section, the spinning rollers and the blank shown in the position prior to ironing are; Fig. 3 shows a representation corresponding to FIG. 2, wherein the pressure rollers and the Shown are the shape of the tube after ironing; 4 shows a cross section through the pressure roller in partial view and in an enlarged view, from which the grooves in the pressure roller can be seen; Fig. 5 shows the outside of a Press roller according to Fig.

2 und 3 in Teilansicht und vergrößertem Maßstab; Fig. 6 einen Längsschnitt durch den Rohling nach dem Abstreckdrückvorgang und nach dem Herausziehen der Drückwalze, wobei die durch den Abstreckdrückvorgang erzeugten Riefen oder Züge ersichtlich sind; Fig. 7 einen Längsschnitt durch das fertige Rohr, welches außen einer mechanischen Bearbeitung unterzogen worden ist, uvm einen konischen Mittelteil und Verstärkungen an den beiden Enden zu erhalten, und bei dem sich an die mechanische Bearbeitung eine thermische Alterungsbehandlung angeschlossen hat; Fig. 8 einen Teilschnitt im vergrößerten Maßstab durch das dem Abstreckdrückvorgang unterworfene Rohr gemäß Fig. 6, aus dem, der Querschnitt der durch den Abstreckdrückvorgang erzeugten Riefen oder Züge ersichtlich ist. 2 and 3 in partial view and on an enlarged scale; 6 shows a longitudinal section through the blank after the ironing process and after pulling out the pressure roller, whereby the grooves or trains produced by the ironing process can be seen are; Fig. 7 is a longitudinal section through the finished tube, which on the outside of a mechanical Machining has undergone a conical central part and reinforcements to get at the two ends, and which adhere to the mechanical processing has followed a thermal aging treatment; Fig. 8 is a partial section on an enlarged scale by the tube subjected to the ironing process according to FIG Fig. 6, from which, the cross section of the grooves produced by the ironing process or trains can be seen.

Der in Fig. 1 gezeigte Rohling 1 besteht aus MARAGING-Stahl mit 18 96 Nickelgehalt in geglühtem Zustand (Zugfestigkeit in der Größenordnung von 100 hb) und ist darüber hinaus einer Behandlung unterzogen worden, der ihm optimale Eigenschaften für ein Abstreckdrücken im kalten Zustand verleiht. Diese Behandlung hat zum Ziel, die sphärolithische Körnung dahin zu bringen, die Fließverformung des Werkstoffes zu erleichtern. Der Rohling weist einen für den eigentlichen Abstreckdrückvorgang vorgesehenen zylindrischen Teil 2 sowie ein mit Gewinde versehenes Ende 3 auf, welches zur Befestigung an einer Drückwalze 6 vorgesehen ist.The blank 1 shown in FIG. 1 consists of MARAGING steel with 18 96 Nickel content in the annealed state (tensile strength of the order of 100 hb) and has also been subjected to a treatment that is optimal for him Imparts properties for ironing in the cold state. This treatment aims to bring the spherulitic grain to the point of flow deformation of the material to facilitate. The blank has one for the actual ironing process provided cylindrical part 2 and a threaded end 3, which for attachment to a pressure roller 6 is provided.

Wie weiter unten erläutert wird, wird dieses Endstück nach der Behandlung durch ein spanabhebendes Verfahren entfernt. Wenn das Abstreckdrücken in einem einzigen Durchgang erfolgen muß (im Falle der Herstellung spiralförmig angeordneter Züge), wird der Außendurchmesser D (in der Größenordnung von 90 bis 100mm) des Rohlings so gewählt, daß der Wandstärkenreduktionsgrad in der Größenordnung von 55 % liegt. Um der bekannten Erscheinung der Aufweitung der Enden von einem Abstreckdrücken unterzogenen Rohren Rechnung zu tragen, sind Uberlängen an den Enden a) = 100 bis 130mm und b) = 20 bis 25mm vorgesehen, bei denen nur ein schwaches oder kein AbstreckdrUcken stattfindet.As will be explained below, this end piece is after the Treatment removed by a machining process. When ironing must be done in a single pass (in the case of manufacture spiral of arranged trains), the outer diameter D (of the order of 90 to 100mm) of the blank is chosen so that the degree of wall thickness reduction is in the order of magnitude of 55%. To the well-known phenomenon of flaring the ends of one Pipes subjected to ironing must be taken into account with excess lengths at the ends a) = 100 to 130mm and b) = 20 to 25mm provided, where only a weak or no ironing takes place.

Bei einer Wandstärkenreduktion von etwa 55 % liegt die LängenvergröBerung-des Teils L, welches tatsächlich dem Abstreckdrückvorgang unterworfen wird, ih der Größenordnung von 130 % (in dem Ausführungsbeispiel liegt L in der Größenordnung von 550 mm). Der Innendurchmesser des Rohlings entspricht ziemlich genau dem Durchmesser am Grunde der Züge des fertigen Rohres. Es ist empfehlenswert für den Durchmesser des Rohlings relativ enge Fertigungstoleranzen vorzusehen: so beispielsweise 80 H7 für einen Durchmesser an der tiefsten Stelle der Züge gemessen von 80 + 0,1 +0 Da die Qualität des Endproduktes insbesondere davon abhängig ist, sollten bei der Herstellung nachfolgende praktische Hinweise beachtet werden, die die Erzielung guter Resultate ermöglichen: Zur Verringerung der Biegungstendenz des Rohlings während des Abstreckdrückens (im Falle langer Rohre, wobei die Länge größer ist als 10 mal der Durchmesser), ist es erforderlich, daß die Innenbohrung des Rohlings sehr gut konzentrisch zur Außenfläche liegt.With a wall thickness reduction of about 55%, the increase in length is Part L, which is actually subjected to the ironing process, ih the order of magnitude of 130% (in the exemplary embodiment, L is of the order of 550 mm). The inside diameter of the blank corresponds almost exactly to the diameter at the base the trains of the finished pipe. It is recommended for the diameter of the blank to provide relatively tight manufacturing tolerances: for example 80 H7 for one Diameter measured at the deepest point of the puffs of 80 + 0.1 +0 Because the quality of the end product is particularly dependent on it, the following should be used in the manufacture practical tips are observed that enable good results to be achieved: To reduce the tendency of the blank to bend during ironing (in Case of long pipes, the length being greater than 10 times the diameter) it is necessary that the inner bore of the blank is very well concentric with the outer surface lies.

Bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel wurde die Toleranz ftir die Konzentrizität des Rohlings auf 0,02 mm festgesetzt.In the illustrated embodiment, the tolerance for the Concentricity of the blank set at 0.02 mm.

Dies ermöglichte die Herstellung von Rohren im Abstreckdrückverfahren mit einem lnnenbogen kleiner als 0,2 O/oo.This made it possible to manufacture pipes using the ironing process with an inner arc smaller than 0.2%.

Weiterhin müssen die Bohrung des Rohlings und die mit Riefen versehene Oberfläche der Drückwalze mit einer Oberflächenrauhigkeit Ra < 0,2 µ hergestellt sein (Ra ist ein auf dem arithmetischen Mittel der Höhen basierendes Definitionskriterium). Mit dieser Maßnahme ist der Vorteil verbunden, daß die in dem abgedrückten Rohr entstandenen Züge einen Oberflächenzustand Ra c 0,6 /u aufweisen, ohne daß eine spanabhebende Nachbearbeitung erforderlich ist. Ein entsprechender Poliereffekt wurde bei dem AusfUhrungsbeispiel durch Schleifen des Rohlings erzielt.Furthermore, the bore of the blank and the grooved Surface of the pressure roller produced with a surface roughness Ra <0.2 µ (Ra is a definition criterion based on the arithmetic mean of the heights). This measure has the advantage that the in the pressed-off pipe The resulting trains have a surface condition Ra c 0.6 / u without a Post-machining is required. A corresponding polishing effect was achieved in the exemplary embodiment by grinding the blank.

Die in den Figuren 2 und 3 schematisch dargestellte Abstreckdrückvorrichtung weist eine in einer Maschine zum Abstreckdrüeken fest angeordnete Spindel 4 auf, die die mit Riefen versehene Drückwalze 6 an einem ihrer Enden 5 antreibt, während das andere Ende 7 gegen eine feste Spitze 8 der Abstreckdrückmaschine (nicht dargestellt) anliegt. Mittels einer einen Drücker 9 und einen Gewindering 10 aufweisenden Vorrichtung ist es möglich, den Rohling 1 auf der DrUckwalze zu arretieren, so daß bei einer Drehung beide genannten Teile gedreht werden. Die Vorrichtung weist drei Drückrollen auf, die um jeweils 120° gegeneinander versetzt angeordnet sind (es sind lediglich zwei Drückrollen dargestellt und mit dem Bezugszeichen 12 versehen). Die Drückrollen sind auf einem Schlitten angeordnet (nicht dargestellt) und können mit diesem Schlitten in Längsrichtung verschoben werden. Das Abstreckdrücken erfolgt in Richtung des Pfeiles F. Ein Okular 11 ermöglicht es, den Rohling während des Bearbeitungsvorganges "zentriert" zur Achse der Drückwalze 6 zu halten. Das Okular wird möglichst nahe zu den Drückrollen angeordnet und folgt der Verschiebebewegung des Schlittens.The ironing device shown schematically in FIGS. 2 and 3 has a spindle 4 fixedly arranged in a machine for ironing, which drives the grooved pressure roller 6 at one of its ends 5, while the other end 7 against a fixed point 8 of the ironing machine (not shown) is present. By means of a device having a pusher 9 and a threaded ring 10 it is possible to lock the blank 1 on the pressure roller, so that with a Rotation both said parts are rotated. The device has three pinch rollers which are arranged offset from one another by 120 ° (there are only two pinch rollers shown and provided with the reference number 12). The pinch rollers are arranged on a slide (not shown) and can be used with this slide be moved in the longitudinal direction. The ironing takes place in the direction of the Arrow F. An eyepiece 11 allows the blank during the machining process To keep it "centered" on the axis of the pressure roller 6. The eyepiece gets as close as possible arranged to the pressure rollers and follows the sliding movement of the carriage.

Die Qualität des erzielten Produktes hängt von den Parametern des Abstreckdrückens ab, d. h., der Form der verwendeten Drückrollen, der Neigung der Träger der Drückrollen, dem Vorschub pro Umdrehung der Drückwalze und der Drehzahl der Spindel. Die Bestimmung dieser Paraster erfolgt im allgemeinen durch den mit den Probleman des Abstreckdrückverf ahrens vertrauten Fachmann, der im vorliegenden Fall die praktisch auftretenden Probleme lösen muß, ähnlich wie die bei dem klassischen Abstreckdrücken über eine glatte Drückwalze auftretenden Probleme. Es ist Jedenfalls im Hinblick auf die obigen Ausführungen erforderlich, experimentell die Gestalt der Druck rollen derart zu bestimmen, daß der aus dem Rohling extrudierte Stahl gezwungen wird, sich gleichzeitig in radialer Richtung und in Längsrichtung zu verformten (um die Hohlräume der Drückwalze auszufüllen und um eine Längenveränderung des Rohlings zu erzielen).The quality of the obtained product depends on the parameters of the Ironing, d. i.e., the shape of the pressure rollers used, the inclination of the Carrier of the pressure rollers, the feed per revolution of the pressure roller and the speed the spindle. The determination of these parasters is generally carried out by the with those skilled in the art who are familiar with the problems of the ironing process and who are present in the present Case has to solve the practical problems, similar to the classic one Ironing over a smooth pressure roller caused problems. Anyway, it is In view of the above, experimentally the shape is required the pressure roll so determine that the steel extruded from the blank is forced to deform simultaneously in the radial direction and in the longitudinal direction (to fill the cavities of the pressure roller and to change the length of the blank to achieve).

Bei dem vorliegenden AusfUhrungsbeispiel wurden gute Resultate bei Verwendung der in Fig. 5 dargestellten Drückrollen erzielt, bei denen ein Angriffswinkel OC in der Größenordnung von 300 und ein Ver3üngungswinkel ß in der Größenordnung von 350 vorhanden ist, wobei die beiden Winkel über einen Strahl r von etwa 2 mm einander zugeordnet sind.In the present exemplary embodiment, good results were achieved in Using the pressure rollers shown in Fig. 5 achieved in which an angle of attack OC in the order of 300 and a taper angle ß in the order of magnitude of 350 is present, the two angles being about a ray r of about 2 mm are assigned to each other.

Die Drückwalze 6 weist auf ihrer Oberfläche die spiegelbildliche Abbildung der in dem Rohling herzustellenden, Riefen oder Züge auf, und zwar bei dem beschriebenen Ausftihrungsbeispiel Züge in einer Anzahl von etwa 50. Diese Züge weisen einen trapezfdrmigen Querschnitt und ein Tiefe von etwa 0,5 mm- auf, während die Steigung etwa 30 m beträgt.The pressure roller 6 has the mirror image on its surface the grooves or trains to be produced in the blank, namely in the case of the one described Exemplary embodiment trains in a number of about 50. These trains have a trapezoidal shape Cross-section and a depth of about 0.5 mm, while the slope is about 30 m.

Fig. 8 gibt eine Vorstellung von dem kontinuierlichen Faserverlauf des mit dem Abstreckdrückverfahren bearbeiteten Werkstoffs, wobei sich der Faserverlauf ziemlich genau der Form der Züge anpaßt.Fig. 8 gives an idea of the continuous fiber flow of with the ironing process processed material, whereby the fiber orientation pretty much adapts to the shape of the trains.

Nach dem Abstreckdrücken wird der Rohling 13 (gemäß Fig.After ironing, the blank 13 (according to Fig.

6) durch mechanische Bearbeitung in eine Form gemäß Fig.6) by machining into a shape according to Fig.

7 gebracht, wobei der konisch gestaltete Außenteil 14 und die Endteile 15 und 16 hergestellt werden. Bei dem Ausführungsbeispiel weist der konische Teil 14 des fertigen Rohres eine Wandstärke von etwa 0,8 mm an einem Ende des konischen'Teils und von etwa 2,8 mm am anderen Ende des konischen Teils auf.7 brought, the conical shaped outer part 14 and the end parts 15 and 16 can be produced. In the embodiment, the conical part 14 of the finished tube has a wall thickness of about 0.8 mm at one end of the conical part and by about 2.8 mm at the other end of the conical part.

Schließlich wird das Rohr einer unter Vakuum stattfindenden Alterungsbehandlung unterzogen, die speziell auf MARA-GING-Stahl abgestellt ist, und die dem Stahl folgende mechanischen Eigenschaften verleiht: Bruchwiderstand bei Zug # 180 hb, Elastizitätsgrenze # 165 hb, Längsdehnung > 6%.Finally, the tube undergoes an aging treatment under vacuum which is specially geared towards MARA-GING steel and which follows the steel mechanical properties: breaking resistance when pulling # 180 hb, elastic limit # 165 hb, elongation> 6%.

Da der Faserverlauf in dem Endprodukt infolge des erfin-.dungsgemäßen Verfahrens kontinuierlich ist (Fig. 8)> und auch wegen der Qualität des verwendeten Werkstoffes bleiben die Verformungen des Rohres während der Wärmebehandlung innerhalb der vorgeschriebenen Toleranzen, so daß keine mechanische Nachbearbeitung erforderlich ist. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel betragen die Abnahmetoleranzen bezüglich Unrundwerden und Biegung: Unrundfaktor 0,05 m/m, Biegung < 0,2 #; diese Grenzen konnten eingehalten werden, und die erzielten Ergebnisse lagen noch unterhalb der vorgeschriebenen Toleranzgrenzen. Diese Ergebnisse können als annehmbar bezeichnet werden, wenn man die geringe Wandstärke des Rohres und die Länge (in der Größenordnung von 1200 mm) in Betracht zieht.Since the fiber flow in the end product as a result of the invention Process is continuous (Fig. 8)> and also because of the quality of the one used Material, the deformations of the pipe remain within the heat treatment the prescribed tolerances, so that no mechanical reworking is required is. In the embodiment described, the acceptance tolerances are with respect to Out-of-roundness and curvature: out-of-roundness factor 0.05 m / m, curvature <0.2 #; these limits could be complied with, and the results achieved were still below prescribed tolerance limits. These results can be said to be acceptable if one considers the small wall thickness of the pipe and the length (in the order of magnitude 1200 mm).

Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorzugsweise in all den Fällen verwendet werden, bei denen das schwierige Problem der Herstellung von Rohren auftritt, die eine dünne Wandstärke und eine große Länge aufweisen, in der Innenseite mit Zügen oder Riefen versehen werden müssen, und die aus Stahl von hoher Widerstandsfähigkeit bestehen und hohen Präzisionserfordernissen standhalten müssen.The inventive method can preferably in all Cases be used where the difficult problem of making pipes arises, which have a thin wall thickness and a great length, in the inside with Grooves or grooves must be provided, and those made of steel of high resistance exist and have to withstand high precision requirements.

Interessante Anwendungsgebiete liegen bei der Herstellung von mit Riefen versehenen Teilen für mechanische Ubertragungselemente oder von mit Zügen versehenen Rohren für Läufe von leichten Feuerwaffen.Interesting areas of application are in the production of with Grooved parts for mechanical transmission elements or with trains provided tubes for the barrels of light firearms.

P atentansprüchePatent claims

Claims

Claims 1.)) Process for the production of pipes with low Wall thickness and great length and grooves arranged inside in the form of spirals arranged trains with a steep incline or straight grooves, from little sculptural Steel with high mechanical properties, characterized in that initially made of less malleable steel, which is used to reduce the mechanical resistance of a thermal annealing treatment, a cylindrical, tubular blank is produced, and that then the production of the pipe by a flow deformation of the rotating, on a cylindrical pressure roller with provided on its surface mirror-image arrangement of the grooves to be produced in the pipe Blank takes place and the blank through the flow deformation of a wall thickness reduction is subjected to more than 50%, by which the flow-deformed steel inevitably the cavities of the pressure roller fills and an extension of the blank by at least 100% causes, and that then the outer surface of the pipe for reduction the wall thickness is subjected to mechanical processing and that then to Improvement of the mechanical properties of the steel by heat treatment of the pipe he follows.

2. The method according to claim 1 for the production of tubes with spiralförligen Trains, characterized in that the degree of wall thickness reduction during flow deformation of the blank. is between 50 and 70 'for a single pass.

5. The method according to claim 1 for the production of pipes with straight grooves or grooves, characterized in that the degree of wall thickness reduction with flow deformation of the blank is greater than 70 (, 0.

4. The method according to claim 3, characterized in that the degree of wall thickness reduction of the blank is generated in several passes during flow deformation, wherein annealing heat treatment is carried out between each pass.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that that the tolerance for concentricity between the bore and the outer surface of the blank is 0.02 mm.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that that the bore of the blank and the grooved surface of the pressure roller have a surface roughness ka that is less than 0.2 µ.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that that the blank is made of ItARAGING steel.

8. Device for carrying out the process of flow deformation a rotatably arranged blank placed on a cylindrical pressure roller, in particular according to one of claims 1 to 7, characterized in that the pressure roller (6) In its cylindrical part, grooves in the form of spirally arranged trains with a steep slope or in the form of straight grooves and the length of the grooved area of the pressure roller (6) at least twice the length of the blank (1) corresponds to one end (3) of which at one end of the pressure roller is firmly attached, and rotatably arranged pressure rollers (12) with a conical Attack area and a conical taper area intended are, by means of which pressure can be exerted on the blank (1), and that zinrichtungen to achieve a relative axial displacement between the pressure roller and the Pressure rollers are provided such that the pressure rollers (12) are against the blank (1) and come into contact with this with its conical attack area.

9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the angle of attack (α) the pressure rollers (12) at 30 ° and the taper angle (ß) at about 35 ° lies, and the two angles through a ray (r) a length of about 2 mm, each other assigned.

L e r s e i t e