DE3739730C1

DE3739730C1 - Method for drawing seamless metal tubes

Info

Publication number: DE3739730C1
Application number: DE19873739730
Authority: DE
Inventors: Klaus-Peter Dipl-Ing Uhlmann
Original assignee: Klaus-Peter Dipl-Ing Uhlmann
Current assignee: UHLMANN, KLAUS-PETER, DIPL.-ING., 8000 MUENCHEN, D
Priority date: 1987-11-24
Filing date: 1987-11-24
Publication date: 1988-09-01

Abstract

In a method for drawing metal tubes using a floating plug and a die, two or more tube lengths are joined together before the drawing. During the passage of the joint through the die, the plug is displaced out of the working region of the die, so that the tube is drawn over a certain length without reduction of wall thickness. The plug moves back into the working region of the die when the drawing force acts on the tube behind the joint.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1.

Eine moderne Fertigung für nahtlose Kupferrohre sieht in der Regel so aus, daß man aus einem Vollblock z. B. durch Warmwalzen oder Pressen ein Rohr herstellt, dieses Rohr in einem Kaltpilgerwalzwerk sowohl in der Wanddicke als auch im Außendurchmesser reduziert und abschließend das Pilgerrohr in mehreren Zügen mittels Matrizen und unter Verwendung fliegender Dorne auf das Endmaß herunterzieht. Das gepilgerte Rohr wird im Fortgang der Fertigung für den ersten Zug vorbereitet, in dem ein Dorn sowie Ziehöl in das Rohr eingeführt, und das Rohrende dann angespitzt wird, damit es durch die Ziehmatrize hindurchgeführt werden kann. Die Vorbereitung für den nächsten Zug läuft ähnlich ab, wobei zusätzlich noch die Spitze des vorherigen Zuges abgetrennt wird. Neben dem großen Abfall sind diese Arbeiten sehr zeitaufwendig.Modern manufacturing for seamless copper tubes looks like the rule so that from a full block z. B. by Hot rolling or pressing produces a tube, this tube in a cold pilger mill both in wall thickness and also reduced in outer diameter and finally that Pilgrim tube in several passes using matrices and under Using flying mandrels pulls down to the gauge block. The pilgrimed pipe is being used for manufacturing prepared the first train in which a mandrel as well as drawing oil inserted into the pipe, and then the pipe end is sharpened so that it passes through the drawing die can be. Preparation for the next train is underway similarly, with the tip of the previous turn is separated. In addition to the big waste these jobs are very time consuming.

Es sind viele Versuche gemacht worden, diese sogenannten Handzeiten zu verkürzen. So hat man beispielsweise vorgeschlagen, die Spitze des Rohres so auszubilden, daß sie für mehrere Ziehstufen verwendbar ist. Many attempts have been made, these so-called Shorten hand times. So you have, for example proposed to form the tip of the tube so that it can be used for several drawing stages.

Ein anderer Vorschlag ging dahin, daß man die zu ziehende Rohrlänge vorbereitete, während die vorherige Rohrlänge noch gezogen wurde. Alle Vorschläge scheiterten an einem zu hohen maschinellen Aufwand.Another suggestion was that one be drawn Pipe length prepared while the previous pipe length was still pulled. All suggestions failed because of one too much mechanical effort.

Es ist auch bekanntgeworden, dickwandige Rohre z. B. das Walz- oder Preßrohr endseitig miteinander zu verschweißen, indem ein Rohrstück kurzer Länge durch schnelle Rotation an die Enden geschweißt wurde. Es hat sich aber gezeigt, daß die Schweißnähte nicht die erforderliche Festigkeit aufwiesen, um die beim Durchziehen der Rohrlänge durch die Matrize mit fliegendem Dorn auftretenden Ziehkräfte zu übertragen.It has also become known to use thick-walled pipes e.g. B. that End of the rolling or pressing tube with each other weld by passing a short length of pipe through fast rotation was welded to the ends. It has but it was shown that the welds are not the had the required strength to the Pull the pipe length through the die with to transfer flying forces occurring pulling force.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem das zeitaufwendige Anspitzen, Einfädeln der Ziehspitze und Fassen der Ziehspitze hinter der Matrize durch eine Ziehmaschine vermieden bzw. weitestgehend eingeschränkt wird.The invention has for its object a method with which the time-consuming sharpening, Thread the pulling tip and grasp the pulling tip behind the die is avoided by a drawing machine or is largely restricted.

Diese Aufgabe wird durch das im Kennzeichen des Anspruchs 1 Erfaßte gelöst.This object is achieved in the characterizing part of claim 1 Detected solved.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß in der Zeit, in der die Verbindungsstelle die Zugkräfte übertragen muß, d. h. zwischen der Matrize und dem Angriffspunkt der Kraft, die Ziehkräfte reduziert werden. Während dieser Zeit wird die Wanddicke des Rohres nicht reduziert, sondern nur ein Hohlzug durchgeführt, der wesentlich geringere Ziehkräfte erforderlich macht. Daraus folgt, daß nur die erste Rohrlänge wie bekannt angespitzt und in die Matrize eingefädelt werden muß. Die nachfolgenden Rohrlängen werden von der davor angeordneten Rohrlänge selbsttätig eingefädelt. Die Leistung der Anlage kann wesentlich gesteigert werden. Erforderlich ist aber, daß die nachfolgenden Züge auf den durch den Hohlzug verringerten Innendurchmesser des Rohres abgestimmt werden müssen.The main advantage of the invention is that that in the time when the liaison Must transmit tensile forces, d. H. between the die and the point of application of force that reduces pulling forces will. During this time the wall thickness of the pipe not reduced, just carried out a hollow pull, which requires much lower pulling forces. It follows that only the first tube length as known must be sharpened and threaded into the die. The subsequent pipe lengths are from the one before arranged pipe length automatically threaded. The System performance can be increased significantly. But it is necessary that the following trains on the reduced inner diameter of the hollow cable Tube must be coordinated.

Die Verbindung zwischen den Rohrlängen kann durch Kleben, Löten oder Schweißen hergestellt werden. Mit besonderem Vorteil wird die Verbindung durch Stumpfschweißen der Enden der Rohrlängen hergestellt. Als Schweißverfahren bietet sich das Lichbogen- oder Autogenschweißen an. Auch ein Preßschweißen ist möglich.The connection between The pipe lengths can be glued, soldered or welded getting produced. The is particularly advantageous Connection by butt welding the ends of the pipe lengths produced. This offers itself as a welding process Arc or oxyacetylene welding. Also a Pressure welding is possible.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Endbereiche der zu verbindenden bzw. verbundenen Rohrlängen mit Aussparungen der Wandung versehen. Diese Aussparungen können Längsschlitze sein, damit der Dorn von außen zugänglich wird. Vorteilhafter erscheint es, die Aussparungen so auszubilden, daß zumindest der halbe Umfang der Rohrwandung entfernt wird. Dadurch wird die Schweißnaht von innen zugänglich, so daß der beim Schweißen u. U. aufgetretene Schweißgrat entfernt werden kann. Während des Ziehvorgangs gelangt bei dieser Ausgestaltung der Dorn selbsttätig aus dem Eingriffsbereich der Matrize.According to a particularly advantageous embodiment of the Invention are the end areas of the to be connected or connected pipe lengths with recesses in the wall Mistake. These recesses can be longitudinal slots so that the thorn is accessible from the outside. More advantageous it appears to form the recesses in such a way that at least half the circumference of the tube wall is removed. As a result, the weld seam is accessible from the inside, so that who during welding u. U. sweat ridge occurred can be removed. Arrived during the drawing process in this configuration, the mandrel automatically from the Area of engagement of the matrix.

Der Dorn kann auch durch mechanischen Eingriff von außen verlagert werden. Hierzu greift beispielsweise ein hakenartiges Werkzeug an dem Dorn an und zieht ihn entgegen der Durchlaufrichtung des Rohres zurück. Nach der Verlagerung des Dornes wird dieser zweckmäßigerweise durch einen Elektromagneten gehalten, der erst dann den Dorn freigibt, wenn die Verbindungsstelle durch die Matrize hindurchgelaufen ist, und die Ziehkraft in Durchlaufrichtung des Rohres gesehen hinter der Verbindungsstelle angreift. Unter Umständen ist auch eine Verlagerung des Dornes mit einem Elektromagneten möglich. Zum Lösen des Dornes kann es zweckmäßig sein, die Matrize kurzzeitig in Ziehrichtung zu verschieben. In Kombination mit einem Elektromagneten ist diese Lösung sinnvoll einsetzbar. Die Matrize wird in ihre Ausgangsstelle zurückgefahren, wenn der Dorn verschoben ist.The mandrel can also be mechanically engaged from outside be relocated. This intervenes, for example hook-like tool on the mandrel and pulls it back against the direction of flow of the pipe. To the displacement of the mandrel is expedient held by an electromagnet that only then Thorn releases when the junction through the Die has passed, and the pulling force in Direction of passage of the tube seen behind the Connecting point attacks. There may be one Displacement of the mandrel possible with an electromagnet. To release the mandrel, it may be appropriate to use the die to move briefly in the direction of pull. In combination this solution makes sense with an electromagnet applicable. The die is in its starting point retracted when the mandrel is moved.

Vorteilhaft ist es auch, wenn der Außendurchmesser des Rohres im Bereich der Verbindungsstelle vor dem Ziehen verringert wird. Dies kann z. B. durch spanende oder spanlose Verformung geschehen, wobei der Innendurchmesser des Rohres gleich bleibt. Durch die Wanddickenverringerung werden die zu übertragenden Ziehkräfte reduziert.Advantageous it is also when the outside diameter of the tube in the Area of the junction is reduced before pulling. This can e.g. B. done by cutting or non-cutting deformation, the inside diameter of the tube remains the same. By reducing the wall thickness, they become transmitted pulling forces reduced.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Innendurchmesser des Rohres in dem Bereich, in dem keine Wanddickenreduzierung stattgefunden hat, aufgeweitet. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß der für den nächsten Ziehvorgang erforderliche Dorn ohne Schwierigkeiten in dem Rohr verschoben werden kann.According to a particularly advantageous embodiment of the Invention is the inside diameter of the pipe in the Area in which there was no reduction in wall thickness has expanded. This has the advantage that the mandrel required for the next drawing process without Difficulties in the pipe can be moved.

Die Erfindung ist an Hand der in den Fig. 1 bis 12 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the exemplary embodiments shown schematically in FIGS. 1 to 12.

Ein in Ringbundform vorliegendes nahtloses Kupferrohr 1 wird von einem Ablaufbock 2 durch eine Matrize 3 hindurchgezogen und dabei sowohl im Außendurchmesser als auch in der Wanddicke reduziert. Die dafür erforderlichen Ziehkräfte werden durch eine Schlittenziehmaschine 4 aufgebracht, deren Klemmbacken 5 an dem gezogenen Rohr 6 angreifen. Eine solche Vorgehensweise ist in der Kupferrohrfertigung seit langem üblich.A seamless copper tube 1 in the form of a collar is drawn through a die block 3 through a die 3 and thereby reduced both in the outside diameter and in the wall thickness. The pulling forces required for this are applied by a slide pulling machine 4 , the clamping jaws 5 of which engage the drawn tube 6 . Such a procedure has long been common in copper pipe production.

Gemäß der Lehre der Erfindung werden mehrere Rohrlängen vor oder während dem Ziehvorgang miteinander verbunden. Hierzu wird oberhalb des Ringbundes 7 ein Ringbund 7 a mit einer Kupferrohrlänge gleicher Querschnittsabmessung gelagert und Anfang und Ende der Ringbunde 7 und 7 a miteinander verbunden. Die Fig. 2 zeigt die Anordnung von Matrize 3 und Dorn 8. Die bei diesen Ziehverfahren auftretenden Kräfte sind so hoch, daß eine Verbindungsstelle, die z. B. durch Löten oder Schweißen hergestellt wurde, in der Matrize 3 spätestens jedoch unmittelbar hinter der Matrize 3 abreißen würde. Der Dorn ist so geformt, daß er beim Ziehen in der Matrize 3 "schwimmt", d. h. die durch die Reibung auftretenden Kräfte sind gleich den Rückhaltekräften. Erfindungsgemäß wird der Dorn 8 spätestens dann, wenn die Verbindungsstelle 9 in den Bereich der Matrize 3 gelangt, entgegen der Ziehrichtung verschoben und wirkt somit nicht mehr mit der Matrize gemeinsam auf die Rohrwandung ein (siehe Fig. 3). Dadurch wird das Rohr 1 lediglich einem Hohlzug ohne Wanddickenreduzierung unterworfen. Die Verlagerung des Dornes 8 kann auf verschiedene Weise vorgenommen werden, z. B. durch einen Finger der durch einen Schlitz in der Rohrwandung den Dorn 8 zurückzieht, oder durch magnetische Einwirkung bzw. auch durch Mitlaufenlassen der Matrize 3 mit dem Rohr 6. Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 3 sind am Anfang und Ende der Rohrlängen Aussparungen 10 und 11 eingebracht, die selbsttätig den Dorn 8 aus dem Matrizenbereich lösen. Der Dorn 8 wird beispielsweise durch eine nicht dargestellte Delle in der Rohrwandung wieder in den Bereich der Matrize transportiert, wenn die Spannbacke 5 des Schlittenabzuges 4 an dem Rohr 6 in Durchlaufrichtung hinter der Verbindungsstelle 9 angreift. Die Erfindung wurde beschrieben an Hand von in Ringbundform vorliegenden Kupferrohren, läßt sich aber gleichermaßen für gerade Rohrlängen einsetzen. Auch die die Ziehkraft aufbringende Maschine kann beliebig gewählt werden, z. B. eine Ziehtrommel oder auch eine sog. Ziehscheibe mit einer V-förmigen endlosen Nut an ihrer Umfangsfläche. Die Fig. 4 bis 12 zeigen Ausführungsbeispiele der Verbindung der Rohrlängen. Allen Verbindungen ist gemeinsam, daß ein Durchtritt des Dornes 8 von einer Rohrlänge in die nachfolgende Rohrlänge ungehindert möglich ist und daß die Festigkeit der Verbindung zumindest so groß ist, daß die durch den Hohlzug auftretenden Kräfte übertragen werden können.According to the teaching of the invention, several pipe lengths are connected to one another before or during the drawing process. For this purpose, a collar 7 a with a copper tube length of the same cross-sectional dimension is mounted above the collar 7 and the beginning and end of the collar 7 and 7 a connected. Fig. 2 shows the arrangement of die 3 and mandrel 8. The forces occurring in these drawing processes are so high that a connection point, the z. B. was produced by soldering or welding, but would tear off in the die 3 at the latest immediately behind the die 3 . The mandrel is shaped in such a way that it "floats" in the die 3 when it is pulled, ie the forces arising from the friction are equal to the retention forces. According to the invention, the mandrel 8 is displaced counter to the drawing direction at the latest when the connection point 9 reaches the area of the die 3 and thus no longer acts together with the die on the tube wall (see FIG. 3). As a result, the tube 1 is only subjected to a hollow train without reducing the wall thickness. The displacement of the mandrel 8 can be carried out in various ways, e.g. B. by a finger pulling back the mandrel 8 through a slot in the tube wall, or by magnetic action or also by letting the die 3 run with the tube 6 . In the embodiment according to FIG. 3, cutouts 10 and 11 are made at the beginning and end of the tube lengths, which automatically release the mandrel 8 from the die area. The mandrel 8 is, for example, transported back into the area of the die by a dent (not shown) in the tube wall when the clamping jaw 5 of the slide trigger 4 engages the tube 6 in the direction of passage behind the connection point 9 . The invention has been described on the basis of copper tubes in the form of a coil, but can equally be used for straight tube lengths. The machine applying the pulling force can also be chosen as desired, e.g. B. a drawing drum or a so-called. Drawing disc with a V-shaped endless groove on its peripheral surface. FIGS. 4 through 12 show embodiments of the connection of the pipe lengths. All connections have in common that a passage of the mandrel 8 from a tube length into the subsequent tube length is possible without hindrance and that the strength of the connection is at least so great that the forces arising from the hollow train can be transmitted.

Die Fig. 4 zeigt eine stumpfe Verbindung der Rohre 1 miteinander, die durch Kleben, Löten oder Preßschweißen aber auch durch Lichtbogenschweißen hergestellt werden kann. Die Aussparungen 10 und 11 ermöglichen eine Entfernung des ggfs. auftretenden Schweißgrates sowie einen Zugriff zum Verlagern des Dornes 8. Gehen die Aussparungen 10 und 11 über die Hälfte des Rohrquerschnitts hinaus, löst sich der Dorn 8 selbsttätig aus der Matrize 3. Fig. 4 shows a butt connection of the tubes 1 to each other, which can be produced by gluing, soldering or pressure welding, but also by arc welding. The cutouts 10 and 11 enable removal of the welding burr that may occur and access to move the mandrel 8 . If the cutouts 10 and 11 go beyond half of the tube cross section, the mandrel 8 automatically releases from the die 3 .

In der Fig. 5 ist die Verbindungsnaht 9 durch Punktschweißen der überlappenden Enden hergestellt.In FIG. 5, the joint seam 9 is made by spot welding of the overlapping ends.

Die Fig. 6 zeigt wieder eine stumpfe Vebindung 9 z. B. durch Kleben, Löten oder Schweißen. Bei dieser Verbindung wird der Dorn durch magnetische Kräfte z. B. einen das Rohr 1 umgebenden ringförmigen Elektromagneten zurückgezogen und gehalten. Zur Unterstützung des Zurückziehens kann die Matrize 3 kurzzeitig mit dem Rohr 1 mitlaufen. Sie wird, nachdem der Dorn 8 von dem Magneten gehalten wird, wieder in ihre Ausgangslage zurückgefahren. Fig. 6 again shows a blunt connection 9 z. B. by gluing, soldering or welding. In this connection, the mandrel is z. B. retracted and held a tube 1 surrounding annular electromagnet. To support the retraction, the die 3 can run briefly with the tube 1 . After the mandrel 8 is held by the magnet, it is moved back into its starting position.

Die Fig. 7 zeigt eine Verbindung, bei der das in das Rohrende eingeführte verjüngte Ende durch Punktschweißen befestigt ist. Die Fig. 8 zeigt die Verbindung nach Fig. 6 mit einem Längsschlitz 12, in den ein Haltefinger eindringen, und den Dorn 8 zurückziehen kann. Auch hier ist ein Magnet erforderlich, der dem Dorn 8 nach dem Zurückziehen aus der Matrize 3 festhält, bis die Verbindungsstelle 9 hinter den Angriffspunkt der Ziehkraft gelangt ist. Bei der Verbindung nach Fig. 9 ist der Außendurchmesser der Rohre 1 verringert. Über diese Durchmesserverringerungen 13 und 14 ist eine Kupferhülse 15 geschoben, die punktgeschweißt, gelötet oder geklebt mit der Oberfläche der Rohre 1 verbunden ist. Diese Ausführungsform reduziert die aus der Wanddickenverringerung resultierenden Ziehkräfte. Fig. 7 shows a connection in which the tapered end inserted into the pipe end is fixed by spot welding. FIG. 8 shows the connection according to FIG. 6 with a longitudinal slot 12 into which a holding finger penetrates and the mandrel 8 can withdraw. A magnet is also required here, which holds the mandrel 8 after withdrawal from the die 3 until the connection point 9 has reached the point of application of the pulling force. In the connection according to FIG. 9, the outer diameter of the tubes 1 is reduced. A copper sleeve 15 is pushed over these diameter reductions 13 and 14 and is spot-welded, soldered or glued to the surface of the tubes 1 . This embodiment reduces the pulling forces resulting from the reduction in wall thickness.

Bei der Verbindung nach Fig. 10 ist der Innendurchmesser der Rohrlängen im Verbindungsbereich vergrößert. Die Naht 9 ist zweckmäßigerweise stumpfgeschweißt. In the connection according to FIG. 10, the inner diameter of the pipe lengths is enlarged in the connection region. The seam 9 is expediently butt-welded.

Die Fig. 11 zeigt eine Verbindung 9, bei welcher das Ende der einen Rohrlänge im Außendurchmesser reduziert, wogegen das Ende der anderen Rohrlänge im Innendurchmesser erweitert ist. Die Enden werden ineinandergesteckt und vorteilhafterweise verlötet. Fig. 11 shows a connection 9, at which reduces the end of a pipe length in outer diameter, while the end of the other pipe length is enlarged in inner diameter. The ends are inserted into each other and advantageously soldered.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 12 sind beide Enden der Rohrlängen im Außendurchmesser reduziert und mit einer Metallhülse 16 verlötet.In the exemplary embodiment according to FIG. 12, both ends of the tube lengths are reduced in outer diameter and soldered to a metal sleeve 16 .

Claims

1. A method for drawing seamless metal pipes, in particular copper pipes, with a flying mandrel arranged inside the metal pipe and a die reducing the outside diameter of the pipe, in which the wall thickness is reduced by the interaction of the mandrel and die and a pulling force on the drawn pipe behind attacks the die, characterized in that two or more lengths of pipe are firmly connected to each other at their undeformed ends before pulling, that the mandrel is displaced from the effective area of the die during the passage of the connection point between the pipe lengths through the die, the metal pipe over a certain length is drawn without reducing the wall thickness, that after passing through the connection point through the die, the mandrel reaches the area of the die and that the pulling force then acts on the drawn tube behind the connection point.

2. The method according to claim 1, characterized in that that connecting the pipe lengths by gluing, Soldering or welding is done.

3. The method according to claim 2, characterized in that joining by butt welding the ends the pipe lengths.

4. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in that the end portions of the to connecting or connected pipe lengths with Recesses of the walls are provided.

5. The method according to claim 4 or one of the following, characterized in that the mandrel through mechanical intervention from the outside through the Cutouts are shifted.

6. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in that the mandrel by a Electromagnet shifted or in the shifted Condition is maintained.

7. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in that the mandrel through Displacement of the die shifted in the direction of pull and is kept in the relocated state.

8. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in that the outer diameter the pipe lengths in the area of the connection point before Pull is reduced.

9. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in that the inner diameter of the pipe in the area where none Wall thickness reduction has taken place is expanded.