Verfahren zum Umformen von runden Rohren in Profilrohre mit ...

Europäisches PatentamtEuropean Patent OfficeOffice europeen des brevets© Veröffentlichungsnummer: 0 589 099 AIEUROPAISCHEPATENTANMELDUNG© Anmeldenummer: 92250272.9int. ci 5= B21C 37/15© Anmeldetag: 24.09.92@ Veroffentlichungstag der Anmeldung:30.03.94 Patentblatt 94/13 Postfach 10 36 41D-40027 Dusseldorf(DE)© Benannte Vertragsstaaten:AT DE FR GB IT© Anmelder: MANNESMANN Aktiengesellschaft@ Erfinder: Schiffers, Hans-GunterAm Dreimullerhof 17W-4050 Monchengladbach(DE)© Vertreter: Meissner, Peter E., Dipl.-lng. et alMeissner & Meissner,Patentanwa Itsbu ro,Postfach 33 01 30D-14171 Berlin (DE)Verfahren zum Umformen von runden Rohren in Profilrohre mit polygonalen oder anderen von derKreisform abweichenden Querschnitten.© Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umformenvon runden, insbesondere längsnahtgeschweißtenRohren (4) in Profilrohre mit polygonalen oderanderen von der Kreisform abweichenden Querschnitten.Um ein Verfahren und eine Vorrichtungzur Durchführung des Verfahrens zum Umformenvon runden Rohren in Profilrohre mit polygonalenoder anderen von der Kreisform abweichendenQuerschnitten zu finden, das in einfacher und funktionssichererWeise die Herstellung dieser Profilroh-re gestattet, ohne daß ein großer Anlagenaufwanderforderlich wird und bei dem bekannte Anlagen undAnlagenteile benutzt werden können, wird vorgeschlagen,daß durch schrittweise radiale Krafteinwirkungauf in Umfangsrichtung voneinander beabstandeteBereiche der Rohrinnenwand der Radius derRohrwand in diesen Bereich verändert und durchgleichzeitige Vergrößerung des Innenumfanges desRohres die Rohrwand mindestens zwischen den Bereichender radialen Krafteinwirkung gestreckt wird.Fig.1OiCORank Xerox (UK) Business Services(3. 10/3.09/3.3.4)

1 EP 0 589 099 A1 2Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eineVorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zumUmformen von runden, insbesondere längsnahtgeschweißtenRohren in Profilrohre mit polygonalenoder anderen von der Kreisform abweichendenQuerschnitten.Es ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift12 67 647 bekannt, runde Rohre in Rohreeckigen Querschnitts mittels Walzen umzuformen,die mit rechtwinklig zur Rohrachse liegendenAchsen das Rohr gleichzeitig an vier Seiten flachdrücken.Im Inneren des Rohres ist eine dornartigeAbstützung vorgesehen, gegen die die Walzen dieRohrwand andrücken, wobei die Ecken des eckiggewalzten Querschnittes freigelassen werden. ZurVerbesserung dieser Lösung ist es auch aus diesemStand der Technik bekannt, den Dorn durcheine innere Abstützung zu ersetzen, die aus freidrehbaren, in jeder Ecke des eckigen Querschnittesangreifenden, in einer Rohrquerschnittsebeneangeordneten und sich an einer Dornstange abstützendenRollen besteht. In beiden Fällen erfolgt dieVerformung des Rohres ausschließlich von außendurch Einwirkung der Walzen auf die Rohrwand imBereich der Flanken des fertigen Vierkantrohres.Des weiteren ist das Walzen von VierkantrohrenKleinerer Abmessungen, beispielsweise inStreckreduzierwalzwerken mittels Universalgerüstenbekannt.Rohre mit polygonalem Querschnitt in größerenAbmessungsbereichen, beispielsweise > 400mm Kantenlänge, wurden bisher ausschließlichdurch Abkantverfahren erstellt, wobei ein flachesBand nach entsprechendem Abkanten in aufwendigenund speziell dafür vorgesehen Maschinen zumfertigen Profilrohr zusammengeschweißt wurde.Sowohl das erstgenannte Verfahren, wie auchdas Abkantverfahren ist äußerst anlagenintensivund damit sehr teuer. Für das Herstellen von Profilrohren,die beispielsweise in großer Zahl im Stahlhochbaugebraucht werden, sind bisher kompletteNeuanlagen erforderlich gewesen, die ausschließlichzum Erstellen derartiger Rohre ausgelegt seinmußten.Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabezugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zurDurchführung des Verfahrens zum Umformen vonrunden Rohren in Profilrohre mit polygonalen oderanderen von der kreisform abweichenden Querschnittenzu finden, das in einfacher und funktionssichererWeise die Herstellung dieser Profilrohregestattet, ohne daß ein großer Anlagenaufwand erforderlichwird. Vielmehr sollen bekannte Anlagenund Anlagenteile benutzt werden können.Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäßein Verfahren vorgeschlagen, daß dadurch gekennzeichnetist, daß durch schrittweise radiale Krafteinwirkungauf in Umfangsrichtung voneinander beab-standete Bereiche der Rohrinnenwand der Radiusder Rohrwand in diesen Bereichen verändert unddurch gleichzeitige Vergrößerung des Innenumfangesdes Rohres die Rohrwand mindestens zwi-5 sehen den Bereichen der radialen Krafteinwirkunggestreckt wird.In Anlehnung an das bekannte, herkömmlicheExpandieren runder Rohre in solche mit ebenfallsrunden vergrößertem Innenquerschnitt, wird einioVerfahren vorgeschlagen, welches durch Expandierendes runden Rohres in ein Profilrohr mit polygonalenoder anderen von der Kreisform abweichendenQuerschnitten gekennzeichnet ist. Dabei werdendie im Rohrradius gekrümmten Rohrwandun-75 gen zwischen den Kanten des fertigen Rohres implastischen Zustand gedehnt, so daß der gewünschteQuerschnitt erhalten wird.In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,daß auf die Rohrwand zwischen den Berei-20 chen der radialen Krafteinwirkung während desStreckens eine nach innen gerichtete Radialkrafteinwirkt. Sollte es bei bestimmten Rohrabmessungenund Werkstoffen erforderlich sein, so kanndurch diesen Vorschlag der Erfindung das Expan-25 dieren des runden Rohres dadurch unterstützt werden,daß von außen auf die Flankenbereiche desfertigen Profilrohres eine Kraft, beispielsweise mittelseiner Walze aufgebracht wird.Das Umformen der Rohre kann sowohl im kal-30 ten wie auch im warmen Zustand erfolgen, in einerbesonderen Weiterbildung der Erfindung ist esauch denkbar, daß die Rohre vor und/oder währendder Umformung bereichsweise unterschiedlich erwärmtwerden. So ist es denkbar, daß durch geziel-35 te Erwärmung der Kanten oder der Flanken des zuerstellenden Profilrohres die Umformung einzelnerBereiche unterstützt oder behindert wird.In einer anderen Ausgestaltung der Erfindungwird vorgeschlagen, daß die Profilrohre nach ihrer40 Umformung einer Wärmebehandlung unterzogenund im Anschluß daran ein zweites Mal dem Umformverfahrenunterzogen werden. Durch diesezweimalige Umformung nach dem erfindungsgemäßenVerfahren können die wärmebehandelten45 Rohre gerichtet, kalibriert, oder auch hinsichtlichihrer Materialkennwerte verbessert werden. Es istim Rahmen der Erfindung auch denkbar, nur denEndbereich der ansonsten kreisrund belassenenRohre zu verformen.50 Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßenVerfahrens ist gekennzeichnetdurch einen an sich bekannten Expander für Rohremit entsprechend dem Innenquerschnitt des Profilrohresgestalteten Werkzeug. Der große Vorteil des55 erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daßes auf einer herkömmlichen Anlage zum Expandierenvon Rohren durchgeführt werden kann, wie siegewöhnlich Rohrschweißanlagen nachgeschaltet2

3 EP 0 589 099 A1 4sind, um die geschweißten Rohre zu richten und zukalibrieren. Es bedarf lediglich des Austauschs derWerkzeuge durch solche mit entsprechender Oberflächeund die bestehende Anlage kann zum Umformenrunder Rohre, beispielsweise zu Vierkantrohren,eingesetzt werden.In einer Weiterbildung der Vorrichtung ist vorgesehen,daß das Werkzeug mit Spreizsegmentenversehen ist, deren wirksame Arbeitsoberflächeüber ihre in Achsrichtung des Rohres verlaufendenLänge einen Übergang vom runden Innendurchmesserdes Rohres zu dem fertigen polygonalenInnendurchmesser des Profilrohres bilden. Da bekanntlichdas Expandieren der Rohre schrittweisedurch Fortbewegung des Rohres über das Expanderwerkzeugerfolgt, muß beim Umformen vonrund in beispielsweise Vierkant für einen Überganggesorgt werden, der ein Einführen des Expandersin das runde Rohr ermöglicht und Beschädigungenam Innenrohr im Übergangsbereich ausschaltet.Mit dem vorgeschlagenen Verfahren und derentsprechenden Vorrichtung läßt sich eine Anlagezum Herstellen von Rohren mit polygonalen oderanderen von der Kreisform abweichenden Querschnittenschaffen, die mit äußerst geringem Aufwandein Vierkantrohr herstellen kann und trotzdemvielseitig verwendbar auch zum Expandieren runderRohre eingesetzt werden kann.Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist inder Zeichnung dargestellt und wird nachfolgendbeschrieben. Es zeigt:Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein zuverformendes Rohr mit darinangeordnetem Umformwerkzeug(Expander),Fig. 2, 3 u. 4 Beispiele der Formgebung desumzuformenden Rohres.In Figur 1 ist mit 4 das Rohr bezeichnet, in dasder Expander 5 einseitig einführbar ist. DurchSpreizen der Spreizsegmente 3 auf entsprechendenFlächen der Keile 2 durch Betätigung einerZugstange 1 werden diese an die Innenseite desumzuformenden Rohres 4 angelegt und führen daserfindungsgemäße Verfahren durch. Durch dasSpreizen der Spreizsegmente 3 wird die Wandungdes Rohres 4 gestreckt und überdehnt, so daß dieRohrwandung dem Umfangsprofil des gespreiztenExpanders 5 folgt.Auf diese Weise lassen sich die gewünschtenQuerschnitte einstellen, wobei es sich empfiehlt, imFall rechteckig zu verformender Rohre eine ovaleVorverformung des Rohres vorzunehmen, um dasWerkzeug in das Rohr einführen zu können. Auchkann die Verformung des Rohres auf die Endbereichebeschränkt werden.In Figur 2 ist schematisch angedeutet, wie einrundes Rohr 4 in ein Vierkantrohr umformbar ist,Figur 3 zeigt die Umformung eines oval vorver-5formten Rohres in ein Rohr mit rechteckigem Querschnittund Figur 4 die Verformung des rundenRohres 4 in ein Profilrohr mit sechseckigem Querschnitt.Patentansprüche1. Verfahren zum Umformen von runden, insbesonderelängsnahtgeschweißten Rohren in Proiofilrohre mit polygonalen oder anderen von derKreisform abweichenden Querschnitten,dadurch gekennzeichnet,daß durch schrittweise radiale Krafteinwirkungauf in Umfangsrichtung voneinander beabstan-15 dete Bereiche der Rohrinnenwand der Radiusder Rohrwand in diesen Bereich verändert unddurch gleichzeitige Vergrößerung des Innenumfangesdes Rohres die Rohrwand mindestenszwischen den Bereichen der radialen20 Krafteinwirkung gestreckt wird.2. Verfahren nach Anspruch 1 ,dadurch gekennzeichnet,daß auf die Rohrwand zwischen den Bereichen25 der radialen Krafteinwirkung während desStreckens eine nach innen gerichtete Radialkrafteinwirkt.3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,30 dadurch gekennzeichnet,daß die Umformung der Rohre im kalten Zustanderfolgt.4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,35 dadurch gekennzeichnet,daß die Umformung der Rohre im warmenZustand erfolgt.5. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 4,40 dadurch gekennzeichnet,daß die Rohre vor und/oder während der Umformungbereichsweise unterschiedlich erwärmtwerden.45 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5,dadurch gekennzeichnet,daß die Profilrohre nach ihrer Umformung einerWärmebehandlung unterzogen und im Anschlußdaran ein zweites Mal dem Umformver-50 fahren zugeführt werden.7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6,dadurch gekennzeichnet,daß nur die Endbereiche des Rohrkörpers um-55 geformt werden.8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrensnach Anspruch 1 ,3

EP 0 589 099 A1gekennzeichnet durcheinen ansich bekannten Expander (5) für Rohremit entsprechend dem Innenquerschnitt desProfilrohres gestaltetem Werkzeug.5Vorrichtung nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet,daß das Werkzeug mit Spreizsegmenten (3)versehen ist, deren wirksame Arbeitsoberflächeüber ihre in Achsrichtung des Rohres ver- 10laufende Lange einen Übergang vom rundenInnendurchmesser des Rohres (4) zu dem fertigenpolygonalen Innendurchmesser des Profilrohresbildet.7520253035404550554

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EuropäischesPatentamtEUROPAISCHER RECHERCHENBERICHTNummer der AnmeldungEP 92 25 0272KategorieD,AEINSCHLAGIGE DOKUMENTEKennzeichnung des Dokuments mit Angabe, soweit erforderlich,der maßgeblichen TeileDE-B-1 267 647 (HJALMARSSON)* Anspruch 1; Abbildung 1 *BetrifftAnspruch1,2KLASSIFIKATION DERANMELDUNG (Int. C1.5 )B21C37/15XXAACH-A-407 926 (SPIRO INVESTMENT)* Ansprüche 1,2; Abbildungen 2,7,8,9 *DE-A-3 030 978 (BIGNIER SCHMID-LAURENT)* Seite 6, Spalte 2; Ansprüche 1-3;Abbildungen 2,4 *DE-A-2 837 184 (GUTEHOFFNUNGSHÜTTE)* Ansprüche 1,2; Abbildung 1 *DE-A-2 363 629 (OY NOKIA)* Anspruch 1; Abbildungen 2,3 *1-31,31,71,3RECHERCHIERTESACHGEBIETE Qnt. C1.5 )B21CB21DDer vorliegende Recherchenbericht wurde für alle Patentansprüche erstelltRecherchenort Abschlnfldatum der Recherche PrttfcrBERLIN 28 APRIL 1993 SCHLAITZ J.KATEGORIE DER GENANNTEN DOKUMENTEX von besonderer Bedeutung allein betrachtetV : von besonderer Bedeutung in Verbindung mit eineranderen Veröffentlichung derselben KategorieA technologischer HintergrundO : nichtschriftliche OffenbarungP : ZwischenliteraturT der Erfindung zugrunde liegende Theorien oder GrundsatzeE : älteres Patentdokument, das jedoch erst am odernach dem Anmeldedatum veröffentlicht worden istD : in der Anmeldung angeführtes DokumentL : aus andern Gründen angeführtes Dokument& : Mitglied der gleichen Patentfamilie, UbereinstimmendesDokument