專利名稱：利用成形的空心坯塊的管鍛造方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求I的前序部分的用于鍛造管的方法。
背景技術：
文件EP I 814 679 Al說明了一種用于制造無縫熱加工的鋼管的方法，在其中加熱到變形溫度的坯塊在第一變形步驟中通過打孔被變形成空心坯塊(Hohlblock)，其中接下來以相同的熱在第二變形步驟中通過徑向鍛造來產生成品管。
發明內容
本發明的目的在于說明一種用于鍛造管的成本有利的方法。
對于開頭所提及的方法，該目的根據本發明利用權利要求I的特征部分的特征來實現。通過經由成形工藝(Urformverfahren)制造帶有中心凹口的空心還塊，以特別簡單且有效的方式提供空心坯塊。在此根據成形的原理，坯塊和對于將空心坯塊鍛造成管所需的中心凹口在同一成型步驟中產生,從而準備空心坯塊的耗費被減少。通常優選地，本發明涉及由鐵基的合金、尤其鋼或者還有鎳基合金或鈦合金構成的管。在本發明的第一優選的實施形式中，步驟al包括電氣-洛-重熔法(Elektro-Schlacke-Umschmelzverfahren)。尤其對于鋼，由此提供用于空心還塊的成形的有效且普遍的方法。對此備選地,成形方法包括離心鑄造法(Schleudergiessverfahren)。離心鑄造特別適用于與徑向鍛造方法結合，因為通常已產生帶有中心凹口的空心坯塊。在本發明的一通常有利的改進方案中可設置成，在步驟a2中，在步驟al之后且在步驟b之前實現坯塊的機械加工。特別有利地，但不是必須地，這可包括去除鑄造皮(Gusshaut) ο在引入徑向鍛造裝置之前例如也可涉及凹口的緩和(Vergleichmaessigung)、空心坯塊的去除毛刺或其它的合適的預處理。通常優選地設置成在步驟a3中在步驟al之后且在步驟b之前進行空心坯塊的加熱，以便達到對于徑向鍛造過程所限定的變形溫度。這對于合金和組織可以是相當特別有利的，其對于鍛造加工具有相對窄的溫度區域。對此備選地，為了節約能源和成本可特別有利地設置成，在步驟al與步驟b之間不進行中間空心坯塊的加熱。在此，因此使用在成形時存在的、通常很高的熱，以便達到適合于徑向鍛造的溫度。在這樣的方法中必要時可在引入徑向鍛造裝置中之前實現成形的空心坯塊的受控的冷卻。在本發明的一優選的詳細設計方案中，在步驟a4中，在步驟b之前實現使成形空心坯塊去除氧化皮，優選地、但不是必須地通過高壓方法。此外優選地設置成，在步驟b之前借助于潤滑劑來潤滑空心坯塊的凹口的至少一個區域。這樣的潤滑劑優選地可基于玻璃和/或磷酸鹽和/或石墨來構造。
在空心坯塊的外徑和壁厚減小的情況下將空心坯塊鍛造成管的步驟b通常有利地借助于作為內部工具的鍛造心軸(Schmiededorn)來進行。原理上也可考慮不帶鍛造心軸的自由成形鍛造，然而使用鍛造心軸是特別有效的。鍛造過程在此大多如此實現，即空心還塊的壁被外部的鍛造塊(Schmiedebacke)壓向在內部布置在凹口中的鍛造心軸，以便根據鍛造的類型引起變形。鍛造塊尤其可液壓地來驅動，由此通常在工件處獲得相當受控制的壓力變化。但是備選地也可設置有鍛造塊的另一驅動機構，例如通過重量下落(Fallgewicht)等等。在一優選的改進方案中鍛造心軸具有覆層，其特別優選地、但不是必須地具有氧化層、陶瓷層和/或帶有所涂覆的金屬合金的 覆層。這些覆層可單獨地或相結合地呈現。所涂覆的金屬合金和/或硬質合金作為覆層也可理解成這樣的覆層，其具有包含在金屬合金和/或硬質合金中的尤其陶瓷的性質的硬質材料，例如碳化鎢等等。這樣的覆層經常通過熱力方法(如等離子體-堆焊(Auftragsschweissen)、電弧-堆焊等等)來制造。在此,金屬合金用于提供足夠堅韌的基質，其一方面提供與鍛造心軸的基質(尤其鋼)的良好的且不剝落的連接而另一方面通過所包含的硬質材料相和/或硬質材料顆粒獲得向外起作用的表面的相應高的硬度。在鍛造心軸的一特別優選的改進方案中設置成，鍛造心軸的基體具有表面-壓型(Profilierung),其中覆層被涂覆到表面-壓型上。由此除了材料配合之外還獲得附加的形狀配合，這特別有高效地阻止覆層從基體脫落。壓型在此根據形狀和取向可特別與相應的機械負載相匹配，例如與由相應的鍛造塊引起的力相匹配。尤其地，表面壓型在此在鍛造心軸的軸向上形成至少一個底切(Hinterschnitt)。由此提供良好的形狀配合,其也可承受在覆層脫落的方向上起作用的特別大的力。特別優選地，表面-壓型在此在基體的表面上具有一定數目的突起部和凹部。應用在根據本發明的方法中的鍛造心軸的基體優選地由鋼構成。鍛造心軸的覆層有利地保護免受不僅熱負載而且機械負載。例如覆層可具有針對性的熱傳導性，以便減小到基體上的熱作用。通常有利地，覆層通過熱化學覆層方法來涂覆。在鍛造心軸的一通常有利的改進方案中附加地可設置有內部冷卻，其中，在需要時心軸可通以冷卻劑。本發明的另外的特征和優點從接下來所說明的實施例以及從屬的權利要求中得出。
接下來說明并且根據附圖詳細闡述本發明的一優選的實施例。其中
圖I以側視圖顯示了以徑向鍛造心軸的形式的熱用工具(Warmwerkzeug)。圖2顯示了對于還未覆層的工具-基體的根據圖I的細節“Z”。圖3顯示了對于現在已覆層的工具-基體的根據圖I的細節“Z”。圖4顯示了對于已覆層的工具-基體的一備選的實施形式的根據圖I的細節“Z”。圖5顯示了對于穿過熱用工具I的根據圖I的細節“Z”的第一顯微圖；以及 圖6顯示了對于穿過熱用工具I的根據圖I的細節“Z”的第二顯微圖。
圖7顯示了徑向鍛造裝置的示意性的總視圖。附圖標記清單
I熱用工具或徑向鍛造心軸 2工具-基體 3工作區域 4覆層
5表面-壓型 6突起部 7凹部
8轉化的材料 101徑向鍛造裝置 102操縱器 103鍛造塊 104還塊
104a坯塊中的凹口 105軸桿
a軸向 B長度 D高度 A間距 C總層厚。
具體實施例方式用于鍛造管的根據本發明方法優選地包括以下步驟
a.將帶有中心凹口104a的空心坯塊104輸送至徑向鍛造裝置101，以及
b.在空心坯塊104的外徑和壁厚減小的情況下將空心坯塊104鍛造成管。首先根據本發明在步驟al中，空心坯塊104與其凹口 104a —起以成形方法來制造。在此，優選地涉及離心鑄造法或者重熔法，例如電氣-渣-重熔法。在帶有凹口 104a的坯塊104成形之后，在需要時實現空心坯塊的機械加工。在此，例如可涉及去除氧化皮并且/或者涉及凹口為了與對于鍛造所需的尺寸和形狀的精細匹配的再加工。圖7示例性地顯示了用于徑向鍛造的裝置101，在其處可執行該方法。在此，坯塊104在端部側保持在操縱器或支座102中。在相對的端部處以鍛造心軸I的形式的熱用工具被引入凹口 104a中。在心軸I的高度上鍛造塊103從外部作用待加工的空心坯塊104。鍛造塊103優選地借助于液壓驅動器以限定的壓力變化被壓向空心坯塊104，以便實現將空心坯塊104徑向起作用地鍛造成管。在一備選的設計方案中例如經由凸輪機構也可設置有鍛造塊的止動(Anschlagen)。空心坯塊104可借助于操縱器102來旋轉并且/或者軸向移動。應理解的是，根據本發明的方法也可在其它的徑向鍛造裝置上來執行。
在圖I中示意性地示出以用于制造無縫管的心軸的形式的心軸或熱用工具I。該形式可根據要求而不同并且尤其可以是柱形的或略微錐形的。工具I具有工具-基體2 (其具有工作區域3)，工作區域3在軸線a的方向上在一定的長度上延伸。在工作區域3中工具I設置有覆層4，其保護工具I免受熱負載或機械負載。整個在圖I中示出的工具-基體2是本發明的意義中是可更換的心軸尖，其例如能夠被可松開地安放到例如以徑向鍛造心軸I的軸桿105 (參見圖7)的形式的心軸體上。可更換的心軸尖2和心軸體105的其它設計方案或劃分方案根據需求是可能的。作為在根據圖I的區域“Z”中的細節也就是說作為工具-基體2的剖面的工具的精確的構造在圖2和圖3中示出。如可看見的那樣，工具-基體2的在徑向上處于外部的表面具有表面-壓型5，其由一定數目的在徑向上伸出的突起部6構成，突起部6布置在由此 產生的凹部7之間。突起部6在軸向a上延伸數值B，其優選地處于大約250 μ m至4000 μ m的區域中。突起部6相對于凹部7的高度D處于大約500 μ m至5000 μ m的區域中。兩個突起部6之間的間距A優選地處于大約200 μ m至2000 μ m的區域中。壓型5在此如此施加到基體2的表面上，使得其首先光滑地來加工并且接下來通過機械加工添入、尤其車出在徑向剖面中接片形的或矩形的凹口 7。在該預加工之后，工具-基體2被設有覆層4，如在圖3中所示。覆層4的總層厚C在此填滿凹部7并且超過突起部6的高度。在軸向a上觀察，由于表面-壓型5，因此對于覆層4的材料產生底切，使得在利用工具I時覆層4非常固定地粘附在基體2上。在圖4中可見一優選的實施方案或解決方案。工具-基體2的預加工類似于根據圖2和圖3的解決方案來進行，也就是說表面-壓型5首先被引入光滑地加工的工具-基體2中。壓型的變化與根據圖2的相對應。然而在施加覆層4之前，那么首先通過使用熱化學處理方法將基體2的材料的一部分轉化成保護層。所轉化的材料8以與壓型5等距的方式延伸并且以虛線表示。突起部(接片)6的寬度和在橫截面中又為矩形的空隙的深度在此相應地減小，如圖4所示。在轉化期間或接下來，覆層4作為第二、外部的層被施加到如此所轉化的材料層8上、也就是說到通過載體材料的轉化所產生的最初的或內部的保護層上，如圖4對于完成的工具所示。這又通過熱化學方法或例如通過火焰噴涂或等離子噴涂而實現。根據在圖4中所示的解決方案，在在載體材料2上施加或產生層4之前或在此期間，即在載體材料(基體)2與層4之間提供一結構，其在所轉化的材料8中顯示。具體的覆層的示例可從圖5和圖6中的圖示中得出。通過接片(突起部)6的轉化和空隙(凹部)7的填充所產生的內部的、更多孔的層8和施加到其上的第二、外部的層4能夠很好地來識別。內部的層8(所轉化的材料)當前由氧化鐵構成并且從基體或壓型的表面增長。在接片(突起部)之間的空隙通過外部的覆層4來填充。在根據圖5或圖6的實施例中，載體材料(工具-基體)被覆以氧化鐵或者基體的材料被轉化成氧化鐵。載體材料當前是鋼。在基體上的覆層的最大厚度在該示例中為大約 1000 μ m。在載體材料與覆層之間的結構化的過渡可根據應用來優化地設計，使得可阻止覆層在使用期間的完全剝落。由此尤其可顯著提高工具I的使用時間。
所涂覆的工具的表面可在使用之前或者使用期間通過機械加工、例如磨削和拋光(在使用之前)或者軋制(在使用期間)被平整。 表面的平整減小在工具與工件(軋件)之間的摩擦。
權利要求
1.一種用于制造管的方法，其包括以下步驟 a.將帶有中心凹口(104a)的空心坯塊(104)輸送至徑向鍛造裝置，以及 b.在所述空心坯塊(104)的外徑和壁厚減小的情況下將所述空心坯塊(104)鍛造成管， 其特征在于該步驟 al.在步驟a.之前通過成形工藝制造帶有所述中心凹口(104a)的所述空心坯塊(104)。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，步驟al包括電氣-渣-重熔法。
3.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，步驟al包括離心鑄造法。
4.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于該步驟 a2.在步驟al之后且在步驟b之前機械加工所述空心坯塊(104);尤其包括去除鑄造皮。
5.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于該步驟 a3.在步驟al之后且在步驟b之前加熱所述空心坯塊(104)。
6.根據權利要求I至4任一項所述的方法，其特征在于，在步驟al與步驟b之間不進行所述空心坯塊(104)的中間加熱。
7.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于該步驟 a4.在步驟b之前尤其通過高壓方法使所述成形的空心坯塊(104)去除氧化皮。
8.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于該步驟 a5.在步驟b之前尤其借助于基于玻璃和/或磷酸鹽和/或石墨的潤滑劑潤滑所述空心坯塊(104)的凹口的至少一個區域。
全文摘要
本發明涉及一種利用成形的空心坯塊的管鍛造方法，其包括以下步驟a.將帶有中心凹口(104a)的空心坯塊(104)輸送至徑向鍛造裝置，以及b.在空心坯塊(104)的外徑和壁厚減小的情況下將空心坯塊(104)鍛造成管，此外，其包括該步驟a1.在步驟a.之前通過成形工藝制造帶有中心凹口(104a)的空心坯塊(104)。
文檔編號B21K1/14GK102896265SQ20121026657
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月30日 優先權日2011年7月30日
發明者U.沃斯科珀, P.尼伊施維茨 申請人:Sms 米爾股份有限公司