DE2629796A1

DE2629796A1 - Hydraulic forming machine for pipe ends - has heater coil with pipe chuck and former moved hydraulically relative to one another

Info

Publication number: DE2629796A1
Application number: DE19762629796
Authority: DE
Inventors: Dietfried Dipl Ing Tresser
Original assignee: Laeis Werke AG
Current assignee: TH Kieserling and Albrecht GmbH and Co
Priority date: 1976-07-02
Filing date: 1976-07-02
Publication date: 1978-01-05
Also published as: BR7704307A; DE2629796C3; DE2629796B2

Abstract

The machine is used to reduce or increase the dia. at the end of a pipe or flare pipe ends out conically. The machine has a hydraulically operated chuck which can be moved axially. It also has a forming tool which can be moved hydraulically in an axial direction towards or away from the workpiece. The forming tool is in the form of a mandrel which can be moved in a matrix to engage with the inside or outside of the pipe. The control of the axial movement of the chuck and the mandrel is so, that these cna be moved independently from one another at different speeds. An inductive heating arrangement is mounted between chuck and matrix round the pipe end.

Description

Hydraulische Rohrendumformmaschine Hydraulic tube end forming machine

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Rohrendumformmaschine mit einer hydraulisch betätigten Spannzange für das Rohr und einem axial bezüglich des umzuformenden Rohres hydraulisch verfahrbaren Umformwerkzeug mit Aufnahme der Umformkräfte mittels zwischen der Spannzangenaufnahme und der Umformwerkzeugaufnahme angeordneten Zugankern.The present invention relates to a hydraulic tube end forming machine with one hydraulically operated collet for the pipe and one axially with respect to of the pipe to be formed, hydraulically movable forming tool with recording of the Forming forces by means of between the collet holder and the forming tool holder arranged tie rods.

Derartige Rohrendumformmaschinen wurden bisher üblicherweise dazu verwendet, um Rohrenden im Durchmesser aufzuweiten bzw. zu reduzieren, Kalotten anzuformen oder Einstülpungen vorzunehmen.Such tube end forming machines have usually been used for this up to now used to expand or reduce pipe ends in diameter, calottes to form or to make indentations.

Um Rohr- bzw. Stabenden anzustauchen, d.h. die Rohrwand bzw. das Stabende zu verdicken, können diese Rohrendumformmaschinen in der bekannten Ausführungsform jedoch nicht verwendet werden. Hierzu dienen Spezialmaschinen, die mechanisch arbeiten. Bei diesen bekannten Maschinen werden die Rohr- bzw. Stabenden außerhalb der Maschine induktiv oder auf andere Weise auf die gewünschte Temperatur erhitzt, sodann wird das Rohr bzw. der Stab in einer Spannzange oder von einem Anschlag gehalten und ein formgebendes Werkzeug, bestehend aus einer Matrize und einem Dorn, wird auf oder in das Werkstiick gestoßen.To upset pipe or rod ends, i.e. the pipe wall or the rod end to thicken, these Rohrendumformmaschinen can in the known embodiment however, cannot be used. Special machines that work mechanically are used for this. In these known machines, the pipe or rod ends are outside the machine inductively or otherwise heated to the desired temperature, then is the tube or the rod held in a collet or by a stop and a shaping tool consisting of a die and one Thorn, is pushed onto or into the workpiece.

Nachteilig bei den bekannten Anstauchmaschinen ist, daß durch das Erhitzen außerhalb der Maschine die Erwärmung nicht so gesteuert werden kann, daß eine genau begrenzte Erwärmungszone entsteht, die einen vorgegebenen Temperaturgradienten aufweist. Dies ist aber erwünscht, da die Vorderkante des Rohres bzw. des Stabes höher erhitzt sein sollte, als der Rest, da diese sich schneller im Kontakt mit der Matrize und dem Dorn abkühlt. Hieraus ergibt sich, daß bei den herkömmlichen Anstauchmaschinen eine erhöhte Gefahr der Faltenbildung beim Ans tauchen von Rohren besteht und daß ein langer konischer Übergang zwischen dem gestauchten und ungestauchten Teil festzustellen ist und ebenfalls ein konischer Übergang zwischen dem gestauchten Teil und der Vorderkante auftritt. Will man also eine bestimmte Länge des angestauchten Teilstückes mit gleichmäßigem Durchmesser erhalten, so muß die gesamte zu stauchende Länge erheblich größer sein wegen der erwähnten konischen Übergänge.The disadvantage of the known upsetting machines is that by the Heating outside the machine the heating cannot be controlled in such a way that a precisely delimited heating zone is created, which has a predetermined temperature gradient having. But this is desirable because the front edge of the tube or the rod should be heated higher than the rest, as this comes into contact with faster the die and the mandrel cools. It follows that in the conventional Upsetting machines have an increased risk of creasing when pipes are immersed and that a long conical transition between the compressed and uncompressed Part is to be determined and also a conical transition between the compressed Part and the leading edge occurs. So if you want a certain length of the upset Part with a uniform diameter received, so the entire to be compressed The length should be considerably greater because of the conical transitions mentioned.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die hydraulischen Rohrendumformmaschinen auf einfache Weise so umzugestalten, daß es möglich ist, mit ihnen Rohr- bzw. Stabenden anzustauchen, ohne daß dabei die bei den bekannten Stauchmaschinen vorhandenen Nachteile auftreten.The object of the present invention is to provide the hydraulic tube end forming machines to redesign in a simple manner so that it is possible to use them for pipe or rod ends upset without the disadvantages of the known upsetting machines appear.

Erfindungsgemäß wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 der vorliegenden Anmeldung erreicht.According to the invention, this is made possible by the characterizing features of the claim 1 of the present application is achieved.

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung liegen darin, daß auch vorhandene hydraulische Rohrendumformmaschinen der eingangs erwähnten Art nachträglich zur Verwendung als Rohrend- bzw. Stabendanstauchmaschinen umgerüstet werden können, wobei sich der Aufwand darauf beschränkt, eine Halterung für die Matrize und die Heizvorrichtung vorzusehen, die normale Spannzange gegen eine verschiebbare Spannzange auszutauschen und einen zusätzlichen Hydraulikkreis einzubauen. Durch die Möglichkeit einer sehr feinfühligen Steuerung der Dornbewegung und der Spannzangenbewegung sowie der Vorschubkraft der Spannzange und der Rückweichkraft des Dornes in Verbindung mit der Anordnung der Heizvorrichtung in unmittelbarer Nähe der Matrize wird erreicht, daß das Anstauchen von Rohrenden ohne Faltenbildung erfolgt und daß eine genau definierte Erwärmungszone erreicht wird, die einen gesteuerten Temperaturgradienten aufweist, so daß ein senkrechtes gestauchtes Rohr-bzw. Stabende ohne konischen Übergang erreicht wird sowie ein sehr kurzer konischer Übergang zwischen dem gestauchten und dem ungestauchten Teil des Rohres bzw. Stabes.The advantages of the present invention are that existing hydraulic pipe end forming machines of the type mentioned subsequently for Use as pipe end or rod end upsetting machines can be converted, whereby the effort is limited to a bracket for the Die and the heating device provide the normal collet chuck against a slidable one Exchange the collet and install an additional hydraulic circuit. By the possibility of a very sensitive control of the mandrel movement and the collet movement as well as the feed force of the collet and the retraction force of the mandrel in connection with the arrangement of the heating device in the immediate vicinity of the die it is achieved that the upsetting of pipe ends takes place without wrinkling and that a precisely defined one Heating zone is reached, which has a controlled temperature gradient, so that a vertical upset pipe or. Bar end reached without conical transition as well as a very short conical transition between the compressed and uncompressed Part of the tube or rod.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Ansprüchen in Verbindung mit der Zeichnung und der Beschreibung, die eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung darstellt.Further features of the invention emerge from the following Claims in connection with the drawing and the description, which are an example Embodiment of the invention represents.

Wie man erkennen kann, besteht die Rohrendumformmaschine aus einem Gestell 2, in dem sämtliche Hydraulikaggregate untergebracht sind. Oberhalb des Gestells 2 ist die Aufnahme 2a für die Spannzange 4 angeordnet sowie die Aufnahme 2b für das Umformwerkzeug. Die Aufnahmen 2a und 2b sind durch die Zuganker 6 miteinander verbunden, die die bei der Umformung auftretenden Kräfte aufnehmen. Am Hydraulikkolben li ist der Dorn 10 befestigt, der in der Matrize 8 verschiebbar gelagert ist. Diese Matrize 8 wiederum wird von den Klemmbügeln 14 gehalten, die auf den Zugankern 6 festgeklemmt sind. Im dargestellten Beispiel ist der Dorn 10 für das Ans tauchen von Rohrenden vorgesehen und weist daher einen ersten Durchmesser 10a auf, der dem Innendurehmesser der Matrize 8 entspricht und somit dem Außendurchmesser des angestauchten Rohrendes sowie einen zweiten Durchmesser lOb, der dem Innendurchmesser des angestauchten Rohrendes entspricht. Soll ein Stabende angestaucht werden, so fehlt der Zapfen 10b mit dem geringeren Durchmesser. In unmittelbarer Nähe der Matrize 8 zwischen dieser und der Spannzange 4 ist die Heizvorrichtung angeordnet, die aus zwei parallel angeordneten einwindigen, ebenen Induktionsspulen 12 besteht. Diese Induktionsspulen 12 sind genau senkrecht zur Achse des anzustauchenden Werkstückes angeordnet. Zwischen den beiden Induktionsspulen 12 ist ein nicht dargestelltes Strahlungspyrometer angeordnet, mit Hilfe dessen die Temperatur des anzustauchenden Werkstückes gemessen wird. Für das Spannen der Spannzange 4 ist ein erster Hydraulikkreis mit Pumpe, Druckregeleinrichtung und Steuerventil im Gestell 2 angeordnet. Ein zweiter Hydraulikkreis mit Pumpe, Druckregeleinrichtung und Steuerventil ist für das Verfahren des Dornes 10 unter Aufrechterhaltung einer vorbestimmten Stauchkraft und Geschwindigkeit vorgesehen, während ein dritter Hydraulikkreis mit Pumpe, Druckregeleinrichtung und Steuerventil zum Verfahren der Spannzange 4 unter Aufrechterhaltung der vorbestimmten Stauchkraft und Geschwindigkeit dient. Das Steuerventil zum Schließen der Spannzange 4 wird durch den Hebel 22 betätigt. Die Spannkraft der Spannzange 4 kann durch Verändern des Druckes im Hydraulikkreis für die Spannzange 4 eingestellt werden. Hierzu ist ein Einstellknopf 28 vorgesehen, während das Manometer 34 den eingestellten Druck abzulesen gestattet. In gleicher Weise wird durch den Hebel 24 das Steuerventil für den Hydraulikkreis des verschiebbaren Dornes 10 betätigt. Die Rücklreichkraft wird durch Verändern des Druckers im Hydraulikkreis für die Dornbewegung durch Verstellen des Einstellknopfes 30 auf den erforderlichen Wert eingeregelt, wobei das Manometer 36 den eingestellten Druck anzeigt. Das Steuerventil im Hydraulikkreis für die Spannzangenbewegung schließlich wird durch den Hebel 26 angesteuert. Die Vorschubkraft der Spannzange 4 wird über den Einstellknopf 32 eingestellt und der im Hydraulikkreis für die Spannzangenbewegung herrschende Druck wird durch das Manometer 38 angezeigt. Die Hydraulikkreise für die Dornbewegung und das Schließen und Öffnen der Spannzange bleiben gegenüber einer üblichen Rohrendumformmaschine unverändert, hinzu kommt nur der Hydraulikkreis für die Spannzangenverschiebung. Um die Spannzange 4 verschiebbar zu gestalten, ist es möglich, eine Spannzange gemäß der DT-AS i 296 934 mit einem Bund an der äußeren Hülse zu versehen und diesen Bund in einem Zylinder anzuordnen und als Ringkolben wirken zu lassen. Dieser Umbau ist auf einfache Weise durchzuführen und kann auch nachträglich bei schon vorhandenen Rohrendumformmaschinen bewerkstelligt werden.As you can see, the tube end forming machine consists of one Frame 2, in which all hydraulic units are housed. Above the Frame 2 is the receptacle 2a for the collet 4 and the receptacle 2b for the forming tool. The receptacles 2a and 2b are connected to one another by the tie rods 6 connected, which absorb the forces occurring during the forming. On the hydraulic piston li the mandrel 10 is attached, which is slidably mounted in the die 8. These Die 8, in turn, is held by the clamping brackets 14, which are placed on the tie rods 6 are clamped. In the example shown, the mandrel 10 is diving for the Ans provided by pipe ends and therefore has a first diameter 10 a, the Inside diameter knife corresponds to the die 8 and thus the outer diameter of the upset pipe end and a second diameter lOb, which is the inner diameter of the upset pipe end. If a rod end is to be upset, so the pin 10b with the smaller diameter is absent. In the immediate vicinity of the die 8 between this and the collet 4, the heating device is arranged, which consists of two single-wind, flat induction coils 12 arranged in parallel. These Induction coils 12 are exactly perpendicular to the axis of the workpiece to be upset arranged. Between the two induction coils 12 is a not shown Radiation pyrometer arranged, with the help of which the temperature of the upset Workpiece is measured. A first hydraulic circuit is used for clamping the collet 4 with pump, pressure regulator and control valve arranged in frame 2. A second Hydraulic circuit with pump, pressure regulator and control valve is used for the process of the mandrel 10 while maintaining a predetermined upsetting force and speed provided, while a third hydraulic circuit with pump, pressure control device and control valve for moving the collet 4 while maintaining the predetermined Upsetting force and speed is used. The control valve for closing the collet 4 is operated by lever 22. The clamping force of the collet 4 can be changed by changing the pressure in the hydraulic circuit for the collet 4 can be set. This is an adjusting knob 28 is provided, while the pressure gauge 34 adjusts the set pressure read allowed. In the same way, the control valve is controlled by the lever 24 actuated for the hydraulic circuit of the displaceable mandrel 10. The return power is by changing the printer in the hydraulic circuit for the mandrel movement by adjusting of the adjusting knob 30 adjusted to the required value, the pressure gauge 36 shows the set pressure. The control valve in the hydraulic circuit finally, the chuck movement is controlled by the lever 26. the The feed force of the collet 4 is set via the adjustment knob 32 and the The pressure prevailing in the hydraulic circuit for the collet movement is determined by the pressure gauge 38 is displayed. The hydraulic circuits for the mandrel movement and the closing and opening the collet remain unchanged compared to a conventional tube end forming machine, In addition, there is only the hydraulic circuit for the collet displacement. To the collet 4, it is possible to use a collet according to DT-AS i 296 934 to be provided with a collar on the outer sleeve and this collar in a cylinder to be arranged and to act as an annular piston. This remodeling is easy to be carried out and can also be retrofitted to existing tube end forming machines be accomplished.

Das Anstauchen eines Rohrendes wird nun auf folgende Weise durchgeführt: Zunächst wird der Dorn 10 soweit zurückgefahren, daß das dünne Ende lOb innerhalb der Matrize 8 liegt. Ein Rohr wird in die Spannzange eingelegt, so daß das Rohrende in Bereich der Induktionsspulen 12 kommt. Die Spannzange 4 wird gespannt, die Induktionsspulen 12 werden eingeschaltet und das Rohrende wird auf die gewünschte Temperatur erhitzt. Nach Erreichen der gewünschten Temperatur wird der Dorn 10 mit dem dünnen Ende lOb in das Rohr hineingefahren und es wird anschließend die Spannzange 4 in Richtung auf die Matrize 8 vorgefahren. Hierbei weicht der Dorn 10 unter Einhaltung der eingestellten Rückweichkraft und Rückweichgeschwindigkeit in der Matrize 8 zurück, während das ohr durch die Spannzange 4 mit etwas größerer Geschwindigkeit unter Einhaltung der vorbestimmten Stauchkraft in die Matrize hineingeschoben wird, so daß sich aufgrund der Differenzgeschwindigkeit zwischen Spannzange 4 und Dorn 10 die Anstauchung des Rohrcndes ergibt. Hierbei nimmt das Rohrende den Innendurchmesser des dünnen Endes 10b des Dornes 10 an und außen den Durchmesser der Matrize 8.The upsetting of a pipe end is now carried out in the following way: First, the mandrel 10 is moved back so far that the thin end lOb within the die 8 is located. A pipe is inserted into the collet so that the end of the pipe comes in the area of the induction coils 12. The collet 4 is clamped, the induction coils 12 are switched on and the end of the pipe is heated to the desired temperature. After reaching the desired temperature, the mandrel 10 with the thin end lOb moved into the pipe and the collet 4 is then moved in the direction advanced onto the die 8. Here, the mandrel 10 gives way while maintaining the set Back pulling force and pull back speed in the die 8, while the ear through the collet 4 at a slightly greater speed under Compliance with the predetermined upsetting force is pushed into the die, so that due to the difference in speed between collet 4 and mandrel 10 the upsetting of the pipe end results. Here the pipe end takes the inside diameter of the thin end 10b of the mandrel 10 on and outside the diameter of the die 8.

Entscheidend fiir das faltenfreie Anstauchen von Rohrenden ist die Möglichkeit der feinfühligen Regelung der Rückweichgeschwindigkeit des Dornes 10 sowie seiner Rückweichkraft und die ebenso feinfiihlige Regelung der Vorschubkraft und Vorschubgeschwindigkeit der Spannzange 4. Ferner ist in diesem Zusammenhang wichtig, daß die zwei ebenen, einwindigen Induktionsspulen 12 es gestatten, eine genau definierte Erärmungszone mit vorgegebenem Temperaturgradienten zu erreichen. Hierdurch ist es möglich, das Vorderende des anzustauchenden Rohres stärker zu erhitzen als die übrige Erlvärmungszone, so daß die Abkühlung des Vorderendes im Kontakt mit dem Dorn sich nicht negativ auswirkt. Besonders vorteilhaft ist es, die Erwärmung unmittelbar während des Vorschubes der Spannzange 4 und des Zurückweichens des Dornes 10 durchzuführen, so daß jeweils nur das gerade erl.ärmte Stiick angestaucht wird. Auf diese Weise tritt keine Verlustzeit durch das Erwärmen ein und es kann ein größerer Verformungsgrad erreicht werden, da die Gefahr der Faltenbildung verringert wird. Bei dieser Arbeitsweise ist allerdings u.U. ein Vorlrärmen außerhalb der Rohrendumformmaschine erforderlich. Auch mit einer einzigen Induktionsspule 12 ist es möglich, eine genau gesteuerte Erwärmungszone zu erreichen. In diesem Falle wird das Rohr in der Spule solange hin-und hergefahren, bis die gewünschte Erwärmung in der vorgeschriebenen Erlçärmungszone erreicht ist. Auch hierbei wird das vordere Ende des Rohres stärker erhitzt als der Rest der ErBärmungszone.This is decisive for the crease-free upsetting of pipe ends Possibility of sensitive regulation of the retraction speed of the mandrel 10 as well as its retreat force and the equally sensitive regulation of the advance force and feed speed of the collet 4. Furthermore, in this context It is important that the two flat, single-winding induction coils 12 allow one to achieve a precisely defined heating zone with a given temperature gradient. This makes it possible to heat the front end of the pipe to be upset to a greater extent than the rest of the heating zone, so that the cooling of the front end in contact with the mandrel does not have a negative effect. It is particularly advantageous to warm it up immediately during the advance of the collet 4 and the retraction of the mandrel 10 so that only the piece that has just been raised is upset. In this way there is no loss of time due to heating and a greater amount of time can be achieved Degree of deformation can be achieved, as the risk of wrinkling is reduced. In this way of working, however, there may be a preliminary noise outside the tube end forming machine necessary. Even with a single induction coil 12, it is possible to produce a precise to achieve controlled heating zone. In this case the tube will be in the coil Moved back and forth until the desired heating is in the prescribed Heating zone is reached. Here, too, the front end of the tube becomes stronger heated than the rest of the heating zone.

Claims

Claims 1. Hydraulic tube end forming machine with a hydraulic operated collet for the tube and an axially possible tube to be formed hydraulically movable forming tool with absorption of the forming forces by means of between tie rods arranged in the collet holder and the forming tool holder, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n c t that the collet (4) can be moved axially is designed that the Umformrkzeug as a mandrel displaceable in a die (8) (10) for internal and / or female upsetting of pipe ends or

is designed for upsetting rod ends, the control of the Feed of the collet (4) and the mandrel (10) is designed so that they are independent from each other and at different speeds in the same direction or in opposite directions are movable and that between the collet () and the die (8) directly in front of the die (8) an inductive heating device (12) for the pipe to be upset or rod end is arranged.

2. Tube end forming machine according to claim 1, d a d u r c h g e k e n It is noted that the heating device consists of at least one single-winded, flat Induction coil (12), which is perpendicular to the pipe axis or

Rod axis is arranged.

3. Tube end forming machine according to claim 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that two single-wind, flat induction coils (12) parallel to each other are arranged and that between the coils (12) a measuring point for a radiation pyrometer is provided.

4. Rohrendumformmaschine according to claim 1 and / or claim 2 or 3, that the die (8) in on the tie rods (6) fixed clamps (14) is arranged and that the in the die (8) is displaceable The mandrel (10) is formed offset with a first diameter (iOa) which corresponds to the Inside diameter of the die (8) and thus the outside diameter of the upset Tube end corresponds and with a second diameter (lOb), which is the inner diameter knife of the upset pipe end.

5. Tube end forming machine according to one or more of claims 1 to 4, that is, that the controller does a first Hydraulic circuit with pump, pressure regulator and control valve for actuation the collet (4), a hydraulic circuit with a pump, pressure control device and control valve for moving the mandrel (10) while maintaining a predetermined upsetting force and speed as well as a third flydraulikkreis with pump, pressure regulator and control valve for moving the collet (4) and maintaining the predetermined upsetting force and speed.