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Verfahren zur Erzeugung von Hohlkörpern
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Grenze unter dem Einfluss des Druckmittels, das zwischen die Lagen eingeführt wird, voneinander lösen, wird vorzugsweise einStempel oder eine Form äusserlich auf das Schichtgebilde aufgelegt, welcher solche Oberflächen besitzt, dass die Ausbreitung der gegenseitigen Ablösung auf dem zu formenden Stück beschränkt oder unterbrochen wird. Eine den vorliegenden Zwecken genügende Form bzw. Stempel kann einen oder mehrere Stempel oder andere die Aushöhlung beschränkende Teile umfassen, welche den Trenneffekt des Flüssigkeitsdruckes im geschichteten Werkstück beschränken, um auf diese Weise einen bestimmteren, geregelten Umfang nach Form und Grösse der Aussenseite des Werkstückes zu erhalten.
In dieser Htnsichtbegrenzt derStempel entweder die Ausbreitung der Ablösung während der Flussigkeittdmck zwischen den Schichten des Werkstückes ausgeübt wird, oder er beschränkt die Trennung einer oder mehrerer äusserer Lagen welche durch die Flüssigkeit gestreckt und bearbeitet werden oder er kann diese
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Schichtkörper besteht darin, dass zwischen den Schichten, die letztlich unter der Wirkung der Flüssigkeit zu trennen sind, diskontinuierlich verbundene und unverbundene Innenzonen der Schichten geschaffen werden, so dass die verbundenen Zonen durch die Flüssigkeit getrennt werden können, wogegen die unverbundenen Zonen als kleine, schwache Zonenbereiche zwischen den Schichten vorhanden sind.
Ein. sehr wichtiger Umstand, der der Schaffung verbundener und unverbundener Zonen anhaftet besteht darin, dass derSchichtkörper selbst jede einer Anzahl von Anordnungen mit Bezug auf eine eine Umrisslinie besitzende Form erlaubt und jede dieser verbundenen bzw. unverbundenen Teile, welche sich der Kontur des Stempels unterordnen lässt, der verformenden Kraft des Flüssigkeitsdruckes nachgibt. Dadurch wird auch eine passende Übereinstimmung leicht erzielt.
Die Grösse der verbundenen und der unverbundenen Flächen der Schichten wird durch solche Überlegungen festgelegt, dass die Gesamtfläche des Schichtgebilde für die Erzeugung eines bestimmten Endproduktes massgebend. ist. Manchmal ist eine Lage des Schichtgebilde mit seiner gesamten Fläche lösbar mit der Fläche der benachbarten Lage verbunden und man verlässt sich auf die Klemmwirkung einer Form, um den geschichteten Körper davor zu bewahren, dass es zu einer Trennung der Schichten ausserhalb des Bereiches der Aushöhlung kommt. Unter gewissen andern Umständen sind die Randbereiche des geschichteten Körpers fest miteinander verbunden und innerhalb dieses Randbereiches besteht ein Bereich einer lösbaren Verbindung, z.
B. gebildet aus kontinuierlichen und unterbrochenen Verbindungszonen der bereits beschriebenen Art. Der Zutritt zum geschwächten Bereich wird leicht durch einen Durchlass erzielt, der zwischen den Schichten für die Einführung einer Aufblasenadel oder eines geeignetenRohres, welches sich von der Kante des Schichtkörpers weg erstreckt und an Ort geschweisst ist, vorgesehen ist. Ein Zufuhrwe'g wird zweckmässigerweise durch einen die Verschweissung verhindernden Bereich der die Form eines JBinfübrungskanals aufweist, erhalten.
In einer abgeänderten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können bisweilen andere Formen der lösbaren Verbindung als die der diskontinuierlichen Art eingeführt werden und ein Beispiel besteht
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wendet wird, welche durch Flüssigkeitsdruck voneinander getrennt werden sollen. Die Verbindung möge ein Klebestoff oder ein Harz sein, welches die Lostrennung oder Ablösung erlaubt oder man kann zu diesem Zweck eine Zwischenschichte aus Metall oder eine Legierung vorsehen, die eine relativ schwache Verbindung zwischen den Schichten gewährleistet.
Unter ändern Umständen kann eine Schweissverbindung die durch Druckschweissung der Schichten durch heisse oder kalte Bearbeitung zwischen Walzen erzielt wird angewendet werden ; wenn diese genügend schwach ist, erlaubt sie sehr gut eine Lösung der Schichten sobald der Druck des trennenden Mediums angewendet wird. Dies sind natürlich nur Beispiele für viele mögliche lösbare Verbindungen, wie sie im Rahmen des vorliegenden Verfahrens angewendet werden können. Andere und speziellere Beispiele für Verbindungen, insbesondere Schweissverbindungen, werden im folgenden an Hand der Ausführungsbeispiele erläutert.
Fig. l zeigt eine einfache Metalltafel 10, z. B. aus Aluminium, mit einer glatten Oberfläche und einer die Verschweissung ausschliessenden Lage 11, die auf eine der Oberflächen aufgebracht ist. Die das Verschweissen ausschliessende Mischung kann aus einer Anzahl geeigneter Rezepte ausgewählt sein, doch besteht sie vorzugsweise aus einer wässerigen Suspension von kolloidalem Graphit, welches Natriumsilikat als Bindemittel enthält.
Die Tafel 12 wird von einer ändern Metalltafel bedeckt, die beispielsweise wieder Aluminium sei und sodann werden beide Tafeln einem geeigneten Wannwalzvorgang oder anderem Druckschweissvorgang unterworfen, welcher nebst einer Dickeverminderung des Schichtkörpers- eine Schweissverbindung zwischen jenen Innenflächenbereichen der Tafel bewirken, die einander gegenüberliegen, ausgenommen jedoch der nichtverschweisste Bereich 11. Der erhaltene Verbundkörper möge sodann geglüht werden um das Metall weicher und dehnbarer zu machen. Die Kante des Verbundkörpers ist im Bereiche der die Verschweissung ausschliessenden Fläche 11 geöffnet und es wird eine Düse dicht in
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diesen Teil eingeschoben.
Der Verbundkörper mit Düse wird in eine Form 13 eingebracht, wie sie in Fig. 11 dargestellt Ist und es werden die Formoberplatte 14 und die Unterplatte 15 der Form auf die gegen- überliegenden äusseren Oberflächen des geschichteten Körpers aufgelegt. Eine DruckflUssigkeitsquelle wird sodann mittels einer Leitung an die Düse angeschlossen und unter Druck stehende Flüssigkeit durch jenen Leitungsanschluss eingeführt, derdurch den nichtverschweissten Bereich 11 dargestellt ist, so dass zwischen den Schichten des Schichtkörpers die Flüssigkeit wirksam ist und die Schichten voneinander trennt. Es ist mindestens eine der Formflächen derart beschaffen, dass das Erzeugnis Form annimmt.
Demnach besitzt der Formtell 15 einen Kanal 16, der dem Schichtkörper gegenüberliegt und sobald der Flüssigkeitsdruck zu wirkenbeginnt, löst sich die Schweissung zwischen den Schichten des Schichtkörpers fortschreitend und die verschiedenen Lagen des Schichtkörpers beginnen sich fortschreitend im Ablösungssinne zu trennen.
Die Lage des Schichtkörpers die der Ausnehmung 16 in der Formhälfte 15 zunächst liegt bewegt sich in diese Höhlung und nimmt die Form der Formhälfte an. Sodann wird die Druckwirkung abgestellt und die Teile 14 und 15 der Form werden voneinander getrennt. Das geformte Erzeugnis des geschichteten Körpers wird entnommen. Jene Bereiche der lösbaren Verschweissung die ausserhalb des ausgeweiteten Durchganges liegen, bleiben im Schichtkörper weiterhin verbunden, um so den Zusammenhalt des Erzeugnisses zu gewährleisten.
In der Ausführungsform der Fig. 2 hat die Tafel 18 des geschichteten Körpers auf einer ihrer Oberflächen einen rechtwinkeligen Bereich 21, der aus einer Mehrzahl von sich zu einem Muster ergänzenden Elementarflächen und sich schneidenden Linien besteht, welcher Bereich von einer glatten Oberfläche 20 umgeben ist. Wie dargestellt, bestehen die sich schneidenden Linien aus einem die Verschweissung ver" hindernden Material und bilden ein System rechtwinkliger Linien, welche, wenn Schweissdruck auf eine Deckplatte ausgeübt wird, kleine Rechtecke als Verschweissungsbereiche hervorbringen. An einer Kante
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Tafel istgekreuztenLinien erstreck ! :, um zu verhindern, dass die Tafel 18 indem Bereich 22 mit einer Decktafel 19 verschweisst wird, vgl. Fig. 8.
Die Decktafel 19 hat zweckmässigerweise glatte Oberfläche, um mit dem Liniengebilde 21 und dem Rahmentell 20 der Tafel 18 eine Innenfläche zu ergeben.
Um das Linienmuster hervorzubringen, kann man einen Druckvorgang anwenden. Demnach kann man z. B. dieses Muster mit einer die Verschweissung ausschliessenden Druckfarbe mittels durch Siebdruck, d. h. mit einem Seidenschirm, der ober der Oberseite der Tafel liegt, welche das Liniensystem annehmen soll, erzeugen. Diese Farbe kann aber auch auf andere Weise z. B. durch Aufsprühen unter Anwendung einer Maske oder durch direktes Drucken aufgebracht werden.
Fig. 5 zeigt einMuster, welches durch einen Siebdruckvorgang erzeugt wird und es ist ersichtlich, dass die resultierende Beschichtung der Oberfläche der Tafel eine Mehrzahl von rautenförmigen Flächen 30 umfasst, die von sich schneidenden Linien 31 getrennt sind. Das Sieb wurde entfernt und es entstanden Linien 31 durch den Abdeckeffekt des auf der Tafel liegenden Siebes. Demnach sind die Linien 31 im wesentlichen frei von dem die Verschweissung verhindernden Material und die Bereiche 30 stellen die Flächen des die Verschweissung verhindernden Mittels dar.
Bedeckt man dieses Muster mit einer zweiten Metalltafel, welche den Schichtkörper ergänzt und wird sodann diese Mehrzahl von Tafeln mit dem an den Innenflächen derselben befindlichen Muster einem Warmwalzvorgang unterworfen, so kommt es zu einer Verschweissung zwischen der Metallfläche längs der kontinuierlichen Linien 31, wogegen die diskontinuierlichen Bereiche 30 eine die Verschweissung ausschliessende Funktion haben, d. h. dass es in den innerenBereichen an diesen Stellen nicht zu einer Verschweissung kommt. Dieser besondere Schweiss- und Nichtschweisseffekt erweist sich für denFormgebungsvorgang als besonders wertvoll.
Zwischen die verbundenen Tafeln eingebrachte Druckflüssigkeit führt zu einer Ablösung der Schweissstellen durch progressiv längs den Linien 31 erfolgendes Ablösen, wobei die Stellen 30 im Ablösungsbereich als kleine Inseln verminderter Festigkeit stehen. Da die Verschweissung längs der Linien 31 vorhanden ist, verhüten diese Linien ausserordentlich wirkungsvoll den Austritt des formgebenden Druckmittels bis die Schweissung welche sie vorstellen auseinanderreisst und das erhaltene Erzeugnis imstande ist, Flüssigkeit zwischen den Verbindungszonen verlustlos zu halten.
Beispielsweise werden Schichtkörper aus zwei Metallage von ungefähr gleicher Dicke mit dazwischenliegenden, sich schneidenden Linien, die durch Siebdruck auf bereits beschriebene Weise erhalten wurden und die Verschweissung ausschliessen, hergestellt. Ungefähr 501o der durch das Sieb behandelten Flächen sind mit einem Material bedeckt, welches ungefähr 500/0 der zu verschweissenden Flächen längs sich schneidender Linien freilässt. Die eingangs vermittels des Siebes niedergelegten Linien haben eine Breite von etwa 70 - 100010 der endgültigen Dicke jeder der beiden Tafeln, die sich nach dem Schweisspressvorgang und der Dickenverminderung der Tafeln einstellt. Demnach kann man z. B.
Tafeln, welche
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je 0, 05 Zoll Dicke nach dem Schweisswalzvorgang aufweisen, zunächst mit einer die Verschweissung verhindernden Komposition durch ein Seidensieb versehen, welches Schweisslinie von etwa 0, 035-0, 050 Zoll Breite aufweist.
Bisweilen wird eine Musterung gemäss Fig. 6 an Stelle jener nach Fig. 5 verwendet. In der Ausführungsform nachFig. 6 sind sich schneidende Linien einesMateriales von eine Verschweissung ausschliessender Wirkung auf die Oberfläche der Tafel aufgedruckt,. um kleine Flächen 33 zu begrenzen, die im wesentlichen frei von die Verschweissung verhinderndem Material sind.
Demnach wird, wenn die Metalltafel, welche dieses Muster trägt, mit einer andern Metalltafel-bedeckt wird, um auf diese Weise das Muster zwischen die Tafeln einzuordnen und sodann den Verbundkörper einem Heisswalzvorgang zu untererfen, eine Schweissverbindung resultieren, welche durch die kleinen Flächenbereiche 33 charakterisiert ist, die mit der Decktafel verschweisst sind, wogegen die sich schneidenden Linien 34 unverschweisst bleiben. Ein Schichtkörper dieser Art löst sich, wenn er einem zwischen die Schichten wirkenden Flüssigkeitsdruck ausgesetzt wird ab, wobei die Schweissflächen fortschreitend voneinander getrennt werden.
Bei dieser An- ordnungbestehtfür gewöhnlich fürdieformendeflüssigkeit die Neigung, längs der unverschweissten Linien weiter zu sickern und demgemäss bestehtbei dieser Art eines Schichtkörpers keine volle Sperrwirkung hinsichtlich der Flüssigkeit. Unbeschadet dessen führt jedoch diese besondere Verschweissung zur Erzeugung von vielen Produkten, die der vorliegenden Erfindung entsprechen.
Die Fig. 9 zeigt einen Schichtkörper 17, der aus zwei Tafeln aus Aluminium oder anderem Metall oder Metallen erzeugt wurde, indem ein Schraffenmuster an den Innenflächen der Tafeln innerhalb eines voll verschweissten innerenRahmenbereiches, der den Rand der Tafel bildet, vorhanden ist. Zweckmässig wird dieses Zwischenprodukt durch Heisswalzen des Verbundkörpers in einem Walzwerk erzeugt, in welchem eine beträchtliche Verminderung der Dicke erzielt wird, um die inneren Flächen der Tafel miteinander zu verschweissen. Die Verschweissung entsteht in Übereinstimmung mit den Formgebungen des Musters 21 und infolgedessen begünstigt dieses Muster eine diskontinuierliche Aufeinanderfolge von geschweissen und von ungeschweissten Zonen an den Innenflächen der Tafel.
Durch Anwendung einer maskierenden Komposition, die vom Rand des Verbundkörpers bis in den schraffierten Bereich 4 reicht, tritt dort ein Verschweissen nicht auf und man erhält eine einfache Möglichkeit, um an dieser Stelle Druckflüssigkeit durch eine Nadel oder Diise einzuführen. Indem man den Verbundkörper 17 in eine Form nach ArtderForm 13 in Fig. 11 einsetzt und sodann Flüssigkeit unter Druck durch einen Einlass 23 in den schraffierten Bereich führt, kommt es zu einer fortschreitenden Trennung der Metalltafeln des Schichtkörpers unter der Wirkung des Druckes in jenen Punkten, in denen die Ausnehmung 16 des Formteiles 15 den schraffierten Bereichen gegenüberliegt.
Der Verbundkörper löst sich und wird an den geeigneten Stellen in der Form gestreckt, um einen gedehnten Blechkörper zu ergeben, der nach Entnahme aus der Form beispielsweise die Gestalt eines Erzeugnisses gemäss Fig. 10 annimmt. Alle verschweissten Bereiche der Tafel, welche nicht direkt gegenüber der Ausnehmung der Form liegen, bleiben miteinander verbunden. Die andere Fläche wurde voneinander wirksam durch den Druck der eingebrachten Flüssigkeit getrennt. Die Ablösung erfolgt auf eine Weise, welche eine gleichförmige Streckung des Metalles im Formenhohlraum bewirkt, wobei jene Teile des Metalles, die dem Druck unterworfen werden, fortschreitend in die Ausnehmung der Form eingearbeitet werden, während die Trennung der Schweissnähte fortschreitend erfolgt.
Eine andere Technik besteht darin, aus Aluminium oder aus Aluminiumlegierung bestehendes Blech zu anodisieren, um demnach einen Oberflächenfilm aus Oxyd auf jener Fläche der Tafel zu erzeugen, welche verschweisst werden soll, um sodann diese Tafel mit einer zweiten Tafel aus Aluminium oder Aluminiumlegierung zu bedecken, die beiden übereinanderliegenden Bleche sodann einer Kaltbearbeitung zu unterwerfen, um an der Innenfläche eine Kaltschweissung zu erzielen. Ein Kaltwalzvorgang, der eine Verminderung des Metalles auf maximal 330/0 der ursprünglichen Dicke bewirkt, kann zur Herbeiführung der Kaltschweissung angewendet werden.
Die Arbeitsbedingungen werden so geregelt, dass die Zone des Kaltschwe ? J ! ens auf eine unterDruck zwischen die Bleche in dieser Zone eingeführte Flüssigkeit durch Ab- lösung unter Umformung des Schichtkörpers zu einem gewünschten Formkörper in einer Form reagiert.
Es ist sehr wichtig, dass in dem Bereich, der zu dehnen ist, einige Schweissfestigkeit vorhanden ist, damit die Ablösung des Materials von einer fortschreitenden Durcharbeitung des letzteren begleitet Ist.
Unter diesen Bedingungen kommt es zu einem Strecken und Formen, was verhindert, dass schon von Anfang an der gesamte Deformationsbereich den Druckkräften ausgesetzt ist. Etwas von. dieser Fläche bleibt hinter einer ungebrochenen Schweissstelle solange erhalten, bis Anfangsbereiche etwas durchgearbeitet wurden, woran sich der Ablösungsvorgang der Schichten anschliesst und zusätzliche Bereiche der Druckelastung unterworfen werden. Dieses progressive Durcharbeiten verhindert, dass eine ganze Membrane des Bleches, welchesdie Höblung ilberbrlickt, abgelöst wird bis die gesamte innenseitige Verschweissung fort-
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schreitend abgelöst worden ist.
Diese Arbeitsweise verkleinert demnach die Zeit, die erforderlich ist, um die gesamte Fläche, welche schliesslich deformiert werden soll als eine Membrane über den Haltekanten der Form zu befreien. Die Begrenzungen des Deformationsbereiches werden demgemäss auch vom vollen Pressdruck befreit und es besteht eine beträchtliche Minderung der Belastung, die auf diesen Kanten wirkt, um ein Einziehen der Dicke des Blechmaterials, das diesen Kanten benachbart ist, zu verhindern. Noch ernstere Deformationen und grössere Dehnungen des Blechmaterials werden demgemäss zugelassen werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass es zu Brüchen oder der Wirkung des angewendeten Flüssigkeitsdruckes kommt.
Bisweilen wird die bei Ausübung dieses Verfahrens auftretende Ablösungswirkung mit der Wirkung eines anfänglich das Verschweissen verhindernden Musters kombiniert, welches dem allgemeinen Verlauf des auszuweitendenDurchlasses folgt, aber einen viel engeren Umfang besitzt, als der volle Umfang über der Formausnehmung.
Unter diesen Bedingungen wird zwischen den Lagen des Schichtgebildes ein zunächst freier Durchlass für die zwischen die Lagen eingeführte Flüssigkeit geschaffen, die längs der Aushöhlung verläuft und dieser Durchlass ist von ablösbaren Schweisszonen flankiert, in welchen die Ver- schweissung durch Ablösung getrennt werden muss, bevor der volle Hohlraum des Enderzeugnisses durch die eingeführte Druckflüssigkeit erhalten wird. Zur Erläuterung sei auf Fig. 3 der Zeichnungen verwiesen.
Eine Metalltafel 40 trägt, durch Druck oder Beschichtung, auf einer ihrer Seiten innerhalb dünne Streifen 41 eines Maskierungsmaterials, innerhalb welcher die Verschweissung verhindert wird und diese Linien haben eine beträchtlich geringere Breite als die entsprechende Breite der Ausnehmung der Form, welche über die maskierende Auftragung gelegt. wird. Die engen Linien stehen untereinander in Verbindung und sind mit einer Leitung 42 aus abdeckender Substanz mit einer Kante des Rohlings verbunden. Über jene Fläche der Tafel, welche die Maskierung trägt, wird eine Deckplatte aus Metall gelegt, worauf die Platten durch Druckanwendung verschweisst werden, um eine Verschweissung in jenen innenseitigen Bereichen herbeizuführen, welche einander direkt berühren und frei von abdeckender Substanz sind.
Die Maskierungen 41,42 verhindern die Verschweissung und demgemäss sind die Bleche längs dieser Linien voneinander getrennte wenn man sodann den Verbundkörper in eine Form einbringt, deren Ausnehmungen den Linien 41 folgen aber wesentlich breiter sind als diese, so wird, wenn der Schichtkörper geklemmt ist und man Druckflüs- sigkeit durch den Kanal 42 wirken lässt, dieser Druck längs der Linie 41 fortschreiten und ein fortschreitendes Ablösen benachbarter, verschweisster Blechzonen herbeiführen, was mit einer Streckung unter Umformung des Schichtkörpers zu einem Hohlkörper mit einem der Formenausnehmung entsprechenden Hohlkörper verbunden ist.
Nach einem charakteristischen'Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden zwei Blechtafeln aus 1100-F-Aluminium verwendet, die je eine Stärke von 0, 125" besitzen und zu Tafeln in der Grösse von 18"x 8"geschnitten werden. Diese werden sodann in einer geeigneten Reinigungslösung, etwa alkalischer ätzender Seifenlauge mit kleinen Zusätzen von Tetranatriumpyrophosphat, Natriumkarbonat oder Trinatriumphosphat mit oder ohne Inhibitoren wie Natriummetasilikat oder Natriumdisilikat und einem Netzmittel, gereinigt. Häufig verwendet man eine wässerige Lösung einer Konzentration von 4 bis 6 Unzen der alkalischen Präparation pro Gallone Wasser, wobei das zu behandelnde Metall dieser Flüssigkeit etwa durch 5 min e1nerReinigungsbadtemperatur von 1200 F ausgesetzt wird.
Dem folgt vorzugsweise eine Spülung in kühlem, reinem Wasser über einen Zeitraum von 1 min bei einer Temperatur von etwa 70aF. In einem weiteren des öfteren angewendeten Reinigungsschritt wird das Aluminiumblech einem hocha1kal1schen Ätzreiniger ausgesetzt, der hauptsächlich Natriumhydroxyd oder Natriumkarbonat und ein Benetzungsmittel von zusammen 4 bis 6 Unzen pro Gallone Wasser enthält. Die Badtemperatur wird gewöhnlich in der. Nähe von 140 bis 1500 F gehalten. Auch dieser Behandlung schliesst sich ein Spillen in Wasser mit einer Temperatur von etwa 700 F über einen Zeitraum von etwa 1 min an.
Die Metalltafel wird sodann in ein Chromschwefelsalzbad zwecks Entfernung von Oxydüberzügen getaucht, das eine Temperatur von ungefähr 700 F besitzt und eine Konzentration des sauren Salzes von etwa 14 - 16 Unzen pro Gallone Wasser aufweist. DieBehandlungszeit schwankt zwischen 3 und 5 min. Anschliessend wird eine etwa 1 min dauernde Spülung mit kühlem Wasser von ungefähr 700 F vorgenommen und aus diesem Spülbad wird das Blech in ein Spülbad von heissem, entionisiertem Wasser gebracht, das auf einer Temperatur von ungefähr ISObis 2120 F gehalten wird. Sodann wird das Aluminiumblech aus dem Bad entnommen und in der Luft über einem Zeitraum von etwa 5 min getrocknet.
Eine der gereinigten Aluminium tafeln wird sodann für den Siebdruck mit dem die Verschweissung verhindernden Material, etwa einer wässerigen Suspension von kolloidalem Graphit mit Natriumsilikat als Bindemittel, vorbereitet. Eine ununterbrochene Fläche von die Verschweissung verhinderndem Material wird von einer Kante des Bleches ausgehend bis in den Bereich des Vielfachpunktmusters geführt, um auf
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diese Weise schliesslich der unter Druck dem Schichtkörper nach Trocknung zuzuführenden Flüssigkeit einen Zutritt in das Innere zu schaffen, worauf die andere Tafel mit nach unten weisender behandelter Seite unmittelbar und in Kantenübereinstimmung über die vorhin gemusterte Platte gelegt wird, worauf man das vordere Ende des erhaltenen Verbundkörpers an mindestens zwei Stellen kaltverschweisst,
um den Körperhandhabungsfähig zu machen. Das "vordere" Ende ist jenes, welches zwischen die Schweisswalzen eingeführt wird. Vor dem Verschweissen wird der Rohling auf eine Temperatur von etwa 800 bis 9000 F gebracht. Sodann werden die Tafeln desRohlings bei Vorwärmtemperatur miteinander verschweisst, indem der Verbundkörper zwischen Walzen gewalzt wird. Ein erster heisser Durchgang durch die Walzen vermindert die Dicke des Verbundkörpers um 50-60% ; der verschweisste Körper wird anschliessend auf eine endgültige Dicke von ungefähr 1/10 Zoll ausgewalzt. Anschliessend wird die Tafel bei einer Temperatur von ungefähr 10000 F über eine Zeitspanne von etwa 10 min oder mehr geglüht.
Die Glühung hat die Auswirkung, dass die Verschweissung durch Rekristallisation im verschweissten innenseitigen Bereich verfestigt und das Material weicher wird, wodurch es leichter gedehnt werden kann.
Bevor der Schichtkörper durch Flüssigkeitsdruck in einer Matrize aufgeweitet wird, muss jene Kante der Verbundtafel in welcher die den Flüssigkeitszutritt ermöglichende Graphitmaskierung vorgesehen ist abgeschnitten werden um den Anfang des Durchlasses zu lokalisieren und es wird dann dieser Einlass ge- öffnet, um eine der Zufuhr von Druckflüssigkeit in den gemusterten Bereich, der zwischen den Tafeln vorhanden ist, dienende Leitung aufzunehmen. Diese letzte Verbindung wird zweckmässig erzeugt, nachdem man den Schichtkörper in eine entsprechende Ausnehmungen besitzende Form eingebracht hat, welche dazu dient, den Schichtkörper an Ort über der Formausnehmung festzuhalten, wobei die Randbereiche, welche die Ausnehmung umgeben festgehalten werden um zu verhindern, dass es zu einem unzulässigen, über die Umrissform der Matrize hinausgehenden Ablösen kommt.
Es ist zweckmässig, ein Schmiermittel jener Art, wie es in der Blechverarbeitung Verwendung findet auf jene Oberflächen der Form aufzubringen, wo das Material besonders stark arbeitet oder es wird auf die Aussenseite des Schichtkörpers selbst in Punkten aufgetragen, welche arbeitende Kräfte aufnehmen müssen. Bei in der Form festgehaltenem SchichtkörperwirdnuneineFlüssigkeit, etwa Wasser, unter einem Druck von ungefähr 4000 Pfund/Quadrat- zoll in den Schichtkörper eingeführt, u. zw. durch die Verbindung welche den Zugang'zu den unterbrochenen, verschweissten bzw. unverschweissten Zonen herstellt und dieser Druck ist für eine Zeitdauer von ungefähr 3 sec wirksam.
Dies dient dazu, jene Teile des Schichtkörpers auszudehnen, welche den For- menausnehmungen zunächst liegen und die Schweiss verbindung reisst fortschreitend auf, was mit einer Ablösungswirkung des Aluminiumblechmaterials und einer Verformung des Bleches entsprechend den Ausnehmungen derForm einhergeht. Der hydraulische Druck wird sodann abgestellt und die Form auseinandergenommen, damit das resultierende Erzeugnis zugänglich wird.
Nach einem weiteren Beispiel werden zwei Bleche aus 1100-F-Aluminium von einer Ausgangsdicke von je 0, 1" in Zuschnittgrösse von 18"x 8"gebracht und einer Reinigung entsprechend den weiter oben gegebenen Anleitungen unterworfen. Nach Trocknung der Blechzuschnitte wird jedoch eine EintrittsDurchlasszone, die von der Kante eines der Bleche beginnt, mittels Graphit das in einem geeigneten Beschichtungsträger suspendiert ist, erzeugt, wobei sich dieser Zutritt über eine Seite des Bleches bis zu einem geeigneten inneren Ende erstreckt. Der andere Aluminiumrohling wird sodann mit der behandelten Seite nach unten direkt über die Maskierung gelegt, wobei die Kanten mit jenen des entsprechenden Gegenstückes übereinstimmen.
Jene Kante des Verbundkörpers, welche zuerst in dem Einzugspalt eines Heisswalzwerkes eintreten soll, wird an verschiedenenPunktenkaltgeschweisst, damit der Verbundkörper handhabungsfähig wird. Dem folgt eine Vorerhitzung des Rohlings auf eine Temperatur von 800 bis 8500 F und unmittelbar darauf folgt das Verschweissen des Verbundkörpers durch Heisswalzen bei Vorerhitzungstemperatur. Ein erster Heissdurchgang vermindert die Dicke des Verbundrohlings um 45-50 X) und anschliessend werden die verschweissten Flächen auf eine Dicke von 0, 1" kalt ausgewalzt. Demnach sind in diesem Stadium die gesamten inneren Flächenbereiche des Verbundkörpers walzverschweisst und doch können die verschiedenen Lagen unter den später anzuwendenden Arbeitsbedingungen voneinander gelöst werden.
Diese Bedingungen schliessen z. B. die Einbringung des Verbundkörpers in eine Form ein, die einen gewünschen Ausnehmungsverlauf besitzt und in der der Schichtkörper fest an Ort gehalten wird, damit ein über jene Bereiche der Form, welche eine Dehnung zulässt hinausgehendes, unzulässiges Ablösen verhindert wird. Indem man nun durch die Zulauföffnung, die von der Graphitmaskierung gebildet wird Wasser unter Druck von etwa 5000 Pfund/Quadratzoll über einen Zeitraum von 3 bis 5 sec wirken lässt, führt dies zu einer teilweisen Expansion der Bleche wie dies in Fig. 12 der Zeichnung dargestellt ist, die jedoch noch nicht die benötigte Höhe aufweist.
Diese Expansion wird durch eine fortschreitende Ablösungswirkung ermöglicht, die von dem Flüssigkeitsdruck bewirkt wird und mit einem fortschreitenden Zerreissen der Ver-
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schweissung im Bereiche der Formausnehmungen einhergeht. Nachdem der Verbundkörper auf diese Weise zum Teil erarbeitet wurde, wird er der Form entnommen und über eine Dauer von etwa 10 min einer Glühung bei etwa 10000 F unterworfen. Diese erhöht die Festigkeit der Verschweissung in den unausge- dehntenBereichen und erweicht jene Teile des Schichtkörpers, die bereits zum Teil gedehnt wurden, sodass eine weitere Dehnung leichter vertragen wird. Der Rohling wird sodann in der Form weiter aufgeweitet um seine Querschnittsform in die gewünschte Höhe zu bringen wie dies aus Fig. 13 ersichtlich Ist.
Es wird dies erreicht, indem Ausdehnungsdruck von etwa 4000 Pfund/Quadratzoll über eine Dauer von 3 sec angewendet wird, wobei jeneBereichedes Schichtkörpers die abseits der Formausnehmungen liegen, verlässlich flach gegen Ablösung von den Formoberflächen gehalten werden. Die Expansions- und Festhaltedrücke werden sodann unverzüglich gesenkt und der geformte Teil aus der Form entnommen.
Im vorhergehenden Beispiel wurde ein die Verschweissung hindernder Belag verwendet, um eine Ein-
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eine Öffnung in der Kante des Werkstückes längs der lösbaren Schweisszone vermittels eines scharfen Mei- ssels hervorgebracht und eine Expansionsnadel oder Düse darin eingesetzt werden kann.
Diese Meisselmethode würde man im Falle eines Verbundkörpers verwenden der aus gewöhnlichen Flächen, gezeigt bei 9 in Fig. 4, besteht. Der Verbundkörper aus solchen Blechen hat eine lösbare Verschweissung, die durch entsprechende Einregelung eines oder mehrerer der folgenden Faktoren hervorgebracht werden kann ; Metallzusammeasetzung, Metalltemperung, Temperatur, perzentuelle Dickenverminderung, Reinheit der Ausgangsfläche usw.
Wenn nun die zuletzt beschriebene Vorgangsweise mit Ausnahme der angegebenen Unterschiede wiederholt und ein handelsübliches legiertes Blech verwendet wird, das mindestens aus 99% Al, Rest Verunreinigungen, besteht und wenn man im zweiten Heisswalzschritt die Dicke von 0, 09 auf 0, 07" und Kaltwalzschritt von'0, 07 auf 0, 06" reduziert, so kann der Verbundkörper bei einem Druck von etwa 4000 Pfund/Quadratzoll aufgeweitet werden und hält Prüfdrücke bis etwa 450 Pfund/Quadratzoll stand.
Wenn man diese. Vorgangsweise wiederum anwendet und von handelsüblichem Bleche einer Stärke von 0, 09-" ausgeht, das einenAluminiumgehalt von mindestens 99%, Rest Verunreinigungen, aufweist, jedoch den Verbundkörper von 0,18 auf 0,10 Zoll heisswalzt, anschliessend sofort von 0, 10 auf 0, 08" heisswalzt und sodann von 0, 08. auf 0, 06" kaltwalzt, so kann der Verbundkörper nach einer Glühung bei 7000 F unter Verwendung von Stickstoff, der unter einem Druck von 2150 Pfund/Quadratzoll steht, aufgeweitet werden.
Der so aufgeblasene Verbundkörper widersteht Prüfdrücken bis etwa 475 Pfund/Quadratzoll.
Ein anderes Beispiel besteht in der Verwendung von zwei geglühten Blechen einer Dicke von 0,113" und einem Gehalt von wenigstens 99, 35% AI, Rest Verunreinigungen, welche mit einer Drahtbürste an ihren Innenseiten behandelt werden, woran sich eine gegenseitige Befestigung mittels Haftschweissstellen anschliesst, um eine Trennung der Tafeln während der folgenden Behandlung auszuschliessen. Nach Erhitzung auf 9500 F wildder Verbundkörper von 0, 226" auf 0, 110" herabgewalzt und unmittelbar anschlie- ssend ein zweites Mal von 0, 110 auf 0, 062" heissgewalzt und anschliessend bei Raumtemperatur gekühlt.
Der Verbundkörper befindet sich alsFolge diesesSchweissvorganges in einem teilweise gehärteten Zustand. Nachdem eine Kante mittels eines Meissels geöffnet wurde, wird eine Aufblasnadel eingeführt, und der Verbundkörper zwischen zwei Formhälften gepresst und mittels Druckwasser das unter einem Druck von 15000 Pfund/Quadratzoll steht, bei Raumtemperatur aufgeweitet. Der Aufweitungsdruck schwankt zwi- schen 11000 und 15000 Pfund/Quadratzoll je nach der Tiefe der zu bildenden Hohlräume. Der höhere Druck wird fUr engere Räume benötigt. Wenn z.
B. eine Serie von Hohlräumen einer Länge von. 9"und einer Breite von 1/4,3/4 und 1 1/4"gleichmässig zu beiden Seiten eines Werkstückes ausgedehnt werden sollen, um gesamte äussere Höhen von 0,157, 0,400 bzw. 0,597" zu erhalten, so wird der höhere Aufweitungsdruck der geringeren Abmessung zugeordnet, wogegen der niedrigere Aufweitungsdruck für die grösste Aufwettung ausreichend ist. Nach Durchführung einer Kühlung und einer Druckprüfung bei Raumtemperatur verträgt der 1/4"Hohlraum einen Druck bis 1500 Pfund/Quadratzoll, der 3/4" hohle Raum einen solchen bis 900 Pfund/Quadratzoll und der 11/4"breite Raum einen Druck bis 600 Pfund/Quadratzoll.
In obigem Beispiel ist ein auf das Walzen folgendes Glühen für die meisten Anwendungen nicht wesentlich, doch wenn man es anwendet, sollte dies eher nach dem Ablösungsschritt als vorher erfolgen.
Inder vorliegendenBeschreibung wird unter einer lösbaren Verschweissung ein Verschweissen zwischen zwei oder mehr Blechen verstanden, deren Festigkeit von einem sehr geringen Wert bis zu einem knapp unterhalb der Reissfestigkeit des Bleches bei Ablösungs- oder Aufweitungstemperatur des Verbundkörpers reicht. Anders gesagt, wird die Schweissstelle sich lösen bevor das Blech reisst. Die Aufweitung kann geschehen während der Schichtkörper kalt oder heiss ist.
Obgleichbesondere Betonung auf die Erzeugung von hohlen Blechgegenständen und besonders solchen
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aus Aluminium und seinen Legierungen gelegt wurde, versteht es sich doch, dass gewisse andere Hohlkörper wie solche aus Kunststoffschichtkörpern einschliesslich Verbundkörpern aus Kunststoffen und Blech denkbar sind, ebenfalls entsprechend dem erfindungsgemässen Verfahren mit bestimmten Vorteilen herge-
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Form eingesetzt wird, wonach ein Druckmittel zwischen zwei benachbarte Schichten des Schichtkörpers eingeführt wird, um die Schichten voneinander zu trennen und zwischen diesen einen Hohlraum auszubilden, wobei das Ausmass der gegenseitigen Trennung der Schichten durch die Form begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet,
dass bei der Herstellung des Schichtkörpers die zwei benachbarten Schichten des Schichtkörpers gegenseitig lösbar miteinander verbunden werden und dass bei der unter Druck vorzunehmenden Einführung des Druckmittels die Trennung der Schichten durch fortschreitenden Bruch der Bindung erfolgt.