Verfahren und Vorrichtung zum Innenplattieren von metallischen Hohlkörpern, insbesondere von Rohren, und Anwendung des Verfahrens zum Herstellen von Gewinden Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Innen plattieren von metallischen Hohlkörpern, insbesondere von in etwa horizontaler Lage angeordneten, um ihre Achse in rotierende Bewegung versetzbaren Rohren mit einer korrosionsbeständigen inneren metallischen Deck schicht.
Es besteht häufig der Wunsch, die innere Mantel fläche von Metallrohren mit einer Auflage eines beson ders verschlleismsfesten und/oder korrosionsbeständigen Metalls zu versehen. Zu diesem Zwecke sind verschie dene Verfahren und Vorrichtungen bekannt geworden. Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung derar tiger Deckschichten wird das die Deckschicht bildende Material, beispielsweise auch Hartmetall, unter Erhit zung der Werkstücke im schmelzflüssigen Zustand auf die zu beschichtende Oberfläche aufgespritzt.
Bei einem bekannten weiteren Verfahren wird verflüssigtes Metall durch in der Achse eines zu beschichtenden Rohres be weglich angeordnete Metallspritzpistolen zur Bildung einer Schutzschicht auf die Rohrinnenfläche aufgespritzt.
Die Auftragung des Metalls zur Ausbildung der in neren Deckschicht von Rohren wurde nicht nur im schmelzflüssigen Zustand vorgenommen. So war es für die Erstellung von Lagerschalen auch bereits bekannt, das Lagermetall in Pulverform in den Mantel des Lager blocks einzubringen, diesen Block von aussen beispiels weise mittels eines Brenners zu erhitzen und die dabei schmelzende Pulvermasse durch Rotation des Teils gleichmässig auf dessen Innenwandungen zu verteilen.
Dabei wird das die spätere Lagerschale bildende Pulver nach gleichmässiger Verteilung auf die Innenwandung aufgesintert. Nach diesem Fixieren der Pulvermasse auf die Manteloberfläche des Lagerblockes soll sich ein wei terer Sintervorgang in einem Bereich zwischen 593 und 924 C anschliessen, worauf die dann am Mantel an haftende Lagerschale gewalztwird, bis sie die gewünschte Härte hat.
Daran schliesst sich ein dritter Sintervor- gang unter reduzierender Atmosphäre an, worauf schliesslich die Lagerschale in einer Endbearbeitung auf das gewünschte Mass gebracht wird. Bei einem weiteren bekannten Verfahren werden .hochporöse metallische Sinterkörper dadurch hergestellt, dass Pulver in einen rotierenden zylindrischen Mantel eingefüllt und dieses Pulver unter einer inerten Gasat mosphäre elektrisch soweit erhitzt wird, dass es einen zylindrischen Sinterkörper ergibt.
Die bekannten Plattierungsverfahren weisen alle den Nachteil auf, dass bei der Aufbringung des überzugs entweder keine ausreichende feste Bindung zwischen dem Grundgefüge des Metallrohres und dem der Deck schicht erzielt wird, oder zur Erzielung einer festen Bin dung eine :so starke Erhitzung des Grundmetalls notwen- dig ist, dass eine unerwünschte Struktur und damit auch Festigkeitsänderung dieses Gefüges auftritt.
Es ist daher das Ziel der Erfindung, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welches die beschriebenen Nachteile nicht aufweist und die Her- stellung von metallischen Hohlkörpern, insbesondere Rohren miteiner Innenplatterung aus einem versehleIss- und'/oder korrosionsfesten Metall gestattet.
Darüber hinaus soll die Innenplattierung fest mit dem me tallischen Grundgefüge des Hohlkörpers verbunden sein und dieses Grundgefüge durch das Plattierungsverfahren selbst keine schädliche Strukturveränderung erleiden.
Gemäss der Erfindung wird dieses Ziel mit einem Verfahren erreicht, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass eine in, Granulat oder Pulverform in den Hohlkör- perinnenraum eingebrachte Metallmasse infolge der ro tierenden Bewegung des Hohlkörpers auf dessen Innen fläche aufgeschleudert und anschliessend dort durch eine kurzzeitige kräftige Innenerhitzung des Hohlkörpers auf dessen Innenfläche aufgeschmolzen wird, und dass an- schliessend der so behandelte Hohlkörper einer geregel ten Abkühlung unterworfen wird.
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Ver- fahrens hat sich gezeigt, dass eine überhitzung des Grundgefüges .des zu plattierenden Hohlkörpers vermie- den werden kann,
und somit eine unerwünschte Gefüge- veränderung nicht eintritt. Das ,erfindungsgemässe Ver fahren kann zur Vermeidung :einer unerwünschten Oxy- dation unter inerter Gasatmosphäre durchgeführt wer den.
Als inerte Gase kommen hauptsächlich Argon oder Helium, jedoch auch Stickstoff und Wasserstoff in Frage.
Dabei hat es sich als zweckmässig erwiesen, eine solche inerte oder neutrale Gasatmosphäre schon vor Eintritt der Schmelzung des Plattierungsmetalls durch Einleiten der Gase in den Innenraum des Hohlkörpers zu schaffen. Auf diese Weise wird die Bildung einer Oxydationsschicht auf dem Plattierungsmetall unter bunden.
Die zweckmässig schlagartige Erhitzung der auf der Innenfläche des Hohlkörpers sich absetzenden Schicht des Plattierungsmetalls kann mit Hilfe einer stationär oder beweglich in dem Hohlkörper angeordneten Er hitzungsvorrichtung durchgeführt werden.
Die schlagartige Erhitzung kann vorzugsweise auf elektrischem Wege bewirkt werden, z. B. mittels einer Heizspule mit hoher Strombelastung oder auch durch eine mit Mittelfrequenz oder Hochfrequenz betriebene Beheizung in Spulenform oder mittels eines thermisch wirksamen Strahlenbündels, das innerhalb oder ausser- halb des Hohlkörpers erzeugt und durch den Hohlraum desselben hindurch entlang seiner Achse gelenkt wird.
Eine weitere abgeänderte Ausbildungsform des vor stehend erläuterten Verfahrens besteht darin, dass die auf der Innenseite des Hohlkörpers erzeugte Plattie- rungsschicht mit dem Metall des Hohlkörpers durch be sondere auf der Innenwandung desselben angeordnete Vorsprünge oder Vertiefungen, z. B. durch beliebig ge staltete Rillen, Nuten oder sonstige Aussparungen des Metalls des Hohlkörpers besonders innig verbunden wird.
Dabei besteht die Möglichkeit, dass die Vorsprünge und Vertiefungen des Hohlkörpers eine besondere geo metrische oder unter mechanischen Gesichtspunkten be stimmte Form erhalten, z. B. als Trapezgewinde oder als Gewinde anderer Art ausgebildet sind. Das Plattierungs- material fliesst beim Niederschmelzen auch in die zwi schen solchen Vorsprüngen vorhandenen Vertiefungen ein, so dass der fertige Plattierungsüberzug nicht nur durch Haftung, sondern auch mechanisch durch die er wähnten Vorsprünge und Vertiefungen mit dem me tallischen Material verbunden ist.
Wird in solchem Falle, nach einer Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens, bei späterer Bearbei tung der Hohlkörper mechanisch oder chemisch, z. B. durch Säurebehandlung, abgetragen, so bleibt als Kern der durch den Plattierungsvorgang gebildete Körper z. B. aus Hartmetall, mit Gewinde versehen, bestehen.
Die Erfindung betrifft ferner eine zur Ausführung des vorstehend erläuterten Verfahrens geeignete Vor richtung, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass der Hohlkörper mit einer in seinen Innenraum einmünden den Zuleitung für weitgehend zerkleinertes Plattierungs- metall versehen sowie mit einer den Innenraum be heizenden Vorrichtung verbunden ist, die so dimensio niert ist, dass die Temperatur im Innenraum des Hohl körpers schlagartig mindestens bis zur Schmelztempera tur des in den Innenraum des Hohlkörpers eingeführten, weitgehend zerkleinerten Planierungsmetalls gesteigert werden kann.
Der zu plattierend'eHohlkörperwird in derRegel mit einem an dem Gestell oder am Aussengehäuse der Vor richtung angeordneten Antrieb verbunden sein. Ferner kann im Innern des zu plattierenden Hohlkörpers eine feststehende, den ganzen Innenraum gleichmässig be- heizende Heizvorrichtung, die beim Plattieren eines Me tallrohres z. B. als zylindrische Heizspule ausgebildet sein kann, angeordnet sein.
Diese Heizvorrichtung soll so dimensioniert sein, dass die Temperatur im Innen raum des Hohlkörpers plötzlich bis wenigstens zur Schmelztemperatur des in den Innenraum des Hohlkör pers eingeführten, weitgehend zerkleinerten Planierungs- metalls gesteigert werden kann.
In den Innenraum des zu plattierenden Hohlkörpers kann eine Zuleitung für ein inertes Gas einmünden.
Die im Innern des drehbar gelagerten, zu plattieren den Hohlkörpers vorgesehene Heizvorrichtung kann z. B. in Form eines mit Durchlassöffnungen versehenen Roh res ausgebildet sein. Dieses Rohr, innerhalb desselben eine mit Stromzuführungen von aussen versehene Heiz- spule angeordnet ist, ragt dabei in den Innenraum des drehbar gelagerten Hohlkörpers hinein, indem es durch eine Lagerstelle desselben hindurchtritt. Das erwähnte zur Beheizung dienende Rohr kann an seinem in dem Hohlkörper liegenden Ende verschlossen sein, während sein äusseres Ende als Zuleitung für ein inertes Gas aus gebildet ist.
Das inerte Gas tritt durch die erwähnten Durchlassöffnungen des Rohres hindurch in den Innen raum des zu plattierenden Hohlkörpers.
Die Heizspule des Rohrs kann zweckmässig aus hochhitzebeständigem metallischem Werkstoff bestehen. Der zu plattierende, drehbar gelagerte Hohlkörper, z. B. ein Metallrohr, kann z. B. zwischen Klemmbacken angeordnet sein, auf denen von aussen angetriebene Drehbacken angeordnet sind, durch welche der Hohl körper während des Plattierungsvorgangs in Rotation versetzt wird.
Zweckmässig kann ferner der zu plattierende Hohl körper mit einem wärmeisolierenden Gehäuse umgeben sein, welches ihn im geringen Abstand umschliesst.
Die Einbringung des Plattierungsmaterials in das Innere des Hohlkörpers, z. B. eines Metallrohres, kann vorteilhaft durch ein in der Achsenrichtung des Hohl körpers verschiebliches Rohr erfolgen, dessen in rotie rende Bewegung versetzter Kopf ein pulverförmig zer kleinertes Plattierungsmetall zentrifugal gegen die In nenfläche des Hohlkörpers, z. B. eines Metallrohres, schleudert oder streut.
Dabei sollen ferner, wie vorste hend erläutert, im Innern des Metallrohrs oder derglei chen Mittel zur plötzlichen Steigerung der Temperatur vorgesehen sein, durch welche die an der Innenwand des Hohlkörpers gebildete, aus Plattierungsmetall beste hende, Schicht derart zum Erweichen und zum Schmel zen gebracht wird, dass sie sich mit der Innenwand des Rohr verbindet.
Ein wesentlicher Vorteil des vorgeschlagenen Ver fahrens besteht abgesehen von der Einfachheit und den verhältnismässig geringen Kosten seiner Durchführung in der Vermeidung aller ungünstigen metallurgischen Veränderungen des Grundwerkstoffs des plattierten Hohlkörpers, ferner in der Gleichmässigkeit der Schmel zung und Legierung des Plattierungsmaterials unter der Einwirkung der unmittelbaren Erhitzung des Plattie- rungsmetalls sowie in der gleichmässigen und glatten Ausbildung seiner Oberfläche. In der beiliegenden Zeichnung sind verschiedene Vorrichtungen zur Aus führung des erfindungsgemässen Plattierungsverfahrens beispielsweise und schematisch veranschaulicht.
Figur 1 veranschaulicht eine Ausführungsform einer zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeigneten Vorrichtung im Axialschnitt.
Figur 2 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform. Figuren 3, 4 und 5 zeigen weitere abgeänderte Aus führungsformen von Vorrichtungen, die zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens dienen.
In Figur 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein z. B. aus keramischem Material bestehendes Gehäuse, das gleichzeitig als Isoliermantel dienen kann oder mit einem besonderen Isoliermantel 2, z. B. bestehend aus Glas wolle, versehen sein kann.
Diese Vorrichtung beein- flusst je nach der Dicke und dem Material des Gehäuses oder des besonders angeordneten Isoliermantels den Abkühlungsvorgang. Dieser Abkühlungsvorgang kann also z. B. mittels eines auswechselbaren Isoliermantels oder einer besonderen Kühlvorrichtung dieses Isolier- mantels regelbar gesteuert werden.
Der innere Teil 3 des Gehäuses 1 kann gegebenenfalls durch Heizdrähte, Heizkanäle und dergleichen als Hilfsheizvorrichtung aus gebildet sein. Im Innern des Gehäuses 1 ist der Werk- stoffkörper 4, der im vorliegenden Beispiel der Zeich- nung als zylindrisches Rohr gestaltet ist, zwischen Klemmbacken 5, 6 angeordnet, auf denen Drehbacken 7, 8 angeordnet sind, die in beliebiger Weise von aussen angetrieben werden. Durch diese Drehbacken wird das Rohr 4 in rotierende Bewegung versetzt.
Diese Bewe gung dient dazu, um eine vorher ins Innere des Metall rohrs 4 eingebrachte, gleichmässig zerkleinerte, z. B. pulverartige oder granulatartige Menge des Plattierungs- werkstoffs gleichmässig zu verteilen und durch Zentri- fugalwirkung in Form einer das Rohr in seiner ganzen Länge auskleidenden Plattierungsschicht 9 an der In nenwandung des Rohrs 4 einzulagern.
Im Innern des Rohrs 4, zweckmässig in seiner gan zen Länge, verläuft ein Rohr 10, das aus einem hoch schmelzbaren und nicht oxydierenden Material, z. B. einem Metall wie Nickel, besteht und das beiderseits in festen Klemmbacken 11, 12 gelagert ist. In dem darge stellten Ausführungsbeispiel ist das Rohr 10 an einem Ende 13 geschlossen. In seinem Innern ist eine mit einer Frequenz geeigneter Höhe, z. B. Mittelfrequenz oder Hochfrequenz, betriebene Heizspule 14 angeordnet, durch die beim Einschalten des Stroms schlagartig eine hohe Temperatur, z. B. mindestens 1100 bis 1200 C, erzeugt wird.
Diese Temperatursteigerung wird in erster Linie durch Strahlung auf die an der Innenwandung des Rohrs 4 angelagerte Platterungsschicht 9 übertragen, so dass diese schlagartig geschmolzen wird und sich mit dem Grundwerkstoff des Rohrs 4 legiert, ehe die Rohr wandung selbst eine nennenswerte Temperaturerhöhung erfahren hat.
Dieser Vorgang wird insbesondere durch entspre chende Bemessung der Induktionsspule 14 sowie Rege lung der Frequenz und Energie der Frequenz derartig eingestellt, dass die Schmelzung des Plattierungsüber- zugs 9 stossartig oder schlagartig augenblicklich erfolgt, ohne dass die darunter liegende Schicht des zu plattie renden Hohlkörpers bereits in nennenswertem Masse er- fasst wird.
Eine weitere wesentliche Verbesserung der Wirkung der vorstehend erläuterten, plötzlich hoch gesteigerten Innenerhitzung unter schlagartiger Überführung des Plattierungsstoffs in geschmolzenen, legierungsfähigen Zustand wird dadurch erzielt, dass man den Innenraum des Rohrs 4 mit einer inerten, neutralen Atmosphäre versieht,
durch welche eine unerwünschte Oxydation der geschmolzenen Plattierungsschicht verhindert wird. Die inerten, neutralen Gase können von vornherein den In nenraum .des Rohrs 4 füllen und in demselben, z. B. mit Hilfe von Dichtungen 15, die unter dem Druck einer Fe- der 16 stehen, beiderseits am Entweichen gehindert wer den.
Vorteilhafter noch ist eine Arbeitsweise, bei wel cher die inerten oder neutralen Gase durch ein inneres Rohr 10 zugeführt werden und aus in diesem Rohr an geordneten Schlitzen 17 austreten. Zweckmässig können die erwähnten inerten, neutralen Gase vorerhitzt wer den, so dass ihre Temperatur bereits nahe an der Schmelztemperatur des Plattierungsstoffes liegt. In diesem Fall wirken die inerten, neutralen Gase nicht nur oxy dationshemmend auf der inneren Oberfläche des ge schmolzenen Plattierungsmetalls,
sondern sie egalisie ren, insbesondere wenn sie unter einem gewissen Druck ausströmen, die Verteilung des geschmolzenen Plattie- rungsmetalls und erzeugen eine glatte Oberfläche des selben. Dadurch wird auch die Notwendigkeit späterer mechanischer Bearbeitungen, z. B. eines Schleifens der Oberfläche der Plattierung, auf ein Minimum herabge setzt.
Figur 2 zeigt eine Variante einer Vorrichtung ge- mäss Figur 1.
Hier ist ein an dem Rohr 18 sitzender Induktions- heizkopf 19 angeordnet. Das Rohr 18 dient gleichzeitig zur Zuführung eines inerten, neutralen Gases, das durch Schlitze 20 des Rohrs 18 oder .durch vor dem Ind'uk- tionsheizkopf 19 angeordnete Schlitze austreten kann.
Der Induktionsheizkopf 19 wird mit Hilfe einer beliebi gen Leit- und Antriebsvorrichtung 21 vorgeschoben und zurückgezogen, so dass während des Vorschubs die ganze Länge des Rohrs 4 bestrichen wird und dabei die in oben erläuterter Weise an die Innenwandung des zu plattierenden Hohlkörpers angelagerte Plattierungs- schicht 9 geschmolzen und mit dem Grundmaterial ver bunden wird.
Gemäss der dritten in Figur 3 dargestellten Ausfüh rungsform einer zur Plattierung der Innenwandung von Hohlkörpern dienenden Vorrichtung wird die Schmel zung der auf der Innenseite des Rohrs 4 angelagerten Plattierungsschicht 9 zunächst durch die Strahlung des mit grösserem Durchmesser ausgeführten Gaszufüh- rungsrohrs 10 bewirkt, dessen Abstand von der Plattie- rungsschicht nur ,geringfügig ist, z. B. nur Bruchteile eines Millimeters oder wenige Millimeter beträgt.
In dem schmalen Zwischenraum zwischen dem Heizrohr 10 und dem Werkstoffrohr 4 können inerte, neutrale Gase eingeführt werden, deren Wärmeinhalt, wenn sie vorer- hitzt sind, die Strahlung des Heizrohrs 10 unterstützt.
Eine weitere Variante der erfindungsgemässen Vor richtung besteht darin, dass man das Plattierungsmate- rial selbst gemäss Abbildungen 4, mittels eines rotieren den Zerstäubungskopfes 22 in, das Innere des Rohrs 4 einbringt, wobei der Zerstäubungskopf in ähnlicher Weise vorgeschoben und zurückgezogen wird, wie der Induktionskopf 19 gemäss Figur 2.
Aus diesem Zer- stäubungskopf 22 wird das Plattierungsmaterial in fein dispergiertem, gegebenenfalls gaskolloidalem, Vertei lungszustand durch die unter Druck aus dem Zerstäu- bungskopf ausströmenden inerten, neutralen Gase aus getragen und an die Innenwand des zu plattierenden Rohrs 4 angeschleudert. Die ;
sofortige Schmelzung des Plattierungsmaterials wird hier durch einen Induktions kopf 23 bewirkt, der hinter den Zerstäubungskopf 22 geschaltet ist, so dass in jedem Fall die Plattierungs- schicht anschliessend, sofort nach dem Aufschleudern derselben auf die Innenwand des Rohrs 4, geschmolzen wird und sich mit dem Grundmaterial des Rohrs ver bindet.
Eine noch vorteilhaftere Arbeitsweise ergibt sich, wenn der Induktionskopf 23 vor dem rotierenden Zer- stäubungskopf 22 angeordnet wird. Alsdann ergibt sich bei sorgfältiger Einregelung der Induktionsheizung eine Aufwärmung der Oberfläche des Grundmaterials des Rohrs 4, die indes nur die oberste Schicht ergreift und das Grundmaterial derart vorbereitet, dass das bei der Vorwärtsbewegung der Vorrichtung in feinster Vertei lung aufgeschleuderte Plattierungsmaterial sofort ver- sintert und sich mit dem Grundmaterial verbindet.
Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit besteht bei Hohlkörpern beliebiger Querschnittsgestaltung darin, dass die Plattierungsschicht mit dem Material des Werk stoffs selbst durch beliebig gestaltete Rillen, Nuten oder Aussparungen des Werkstoffs verbunden wird. Eine solche Möglichkeit ist z. B. in Figur 5 schematisch dar gestellt. Hier bezeichnet das Bezugszeichen 24 das Ma terial des Grundwerkstoffs des Hohlkörpers. Derselbe ist an der Innenwandung mit Vorsprüngen 25 versehen, die in beliebiger Form, z. B. als Trapezgewinde, ausgebildet sein können.
Das Plattierungsmaterial schmilzt und fliesst auch in die zwischen diesen Vorsprüngen vor handenen Hohlräume ein, so dass der fertige Plattie- rungsüberzug 26 nunmehr nicht nur durch Haftung und Sinterung, sondern auch mechanisch durch die Vor sprünge 27 mit dem Grundmaterial des Hohlkörpers verbunden ist.
Wird in solchem Falle bei späterer Bearbeitung der durch den Grundwerkstoff 24 gebildeten Aussenmantel mechanisch oder chemisch, z. B. durch Säurebehand lung, abgetragen, so bleibt als Kern der z. B. aus Hart metall bestehende durch den Plattierungsvorgang gebil dete Körper 26, 27 zurück.
Method and device for inner plating of metallic hollow bodies, in particular pipes, and application of the method for producing threads. The invention relates to a method for inner plating of metallic hollow bodies, in particular of roughly horizontal pipes with pipes that can be set in rotating movement about their axis a corrosion-resistant inner metallic cover layer.
There is often a desire to provide the inner jacket surface of metal pipes with a layer of a special wear-resistant and / or corrosion-resistant metal. For this purpose, various methods and devices are known. In a known method for producing such cover layers, the material forming the cover layer, including hard metal, is sprayed onto the surface to be coated while heating the workpieces in the molten state.
In another known method, liquefied metal is sprayed onto the inner surface of the pipe by metal spray guns arranged movably in the axis of a pipe to be coated to form a protective layer.
The application of the metal to form the inner top layer of pipes was not only carried out in the molten state. For the creation of bearing shells, it was already known to introduce the bearing metal in powder form into the casing of the bearing block, to heat this block from the outside using a burner, for example, and to distribute the melting powder mass evenly over the inner walls by rotating the part .
The powder that will later form the bearing shell is sintered onto the inner wall after it has been evenly distributed. After this fixing of the powder mass on the casing surface of the bearing block, another sintering process should follow in a range between 593 and 924 C, after which the bearing shell, which then adheres to the casing, is rolled until it has the desired hardness.
This is followed by a third sintering process under a reducing atmosphere, whereupon the bearing shell is finally brought to the desired size in a final processing. In a further known method, highly porous metallic sintered bodies are produced in that powder is poured into a rotating cylindrical jacket and this powder is electrically heated under an inert gas atmosphere to such an extent that it results in a cylindrical sintered body.
The known plating processes all have the disadvantage that when the coating is applied, either a sufficient firm bond between the basic structure of the metal pipe and that of the cover layer is not achieved, or a strong heating of the base metal is necessary to achieve a firm bond is that an undesirable structure and thus also a change in the strength of this structure occurs.
It is therefore the aim of the invention to create a method of the type described at the outset which does not have the disadvantages described and allows the production of metallic hollow bodies, in particular pipes with inner paneling made of a wear-resistant and / or corrosion-resistant metal.
In addition, the inner plating should be firmly connected to the metallic basic structure of the hollow body and this basic structure should not suffer any harmful structural changes as a result of the plating process itself.
According to the invention, this goal is achieved with a method which is characterized in that a metal mass introduced into the hollow body interior in granulate or powder form is thrown onto its inner surface as a result of the rotating movement of the hollow body and then there by brief, vigorous internal heating of the hollow body is melted onto its inner surface, and that the hollow body treated in this way is then subjected to regulated cooling.
When carrying out the method according to the invention, it has been shown that overheating of the basic structure of the hollow body to be clad can be avoided,
and thus an undesired structural change does not occur. To avoid undesired oxidation, the method according to the invention can be carried out under an inert gas atmosphere.
Mainly argon or helium, but also nitrogen and hydrogen, are suitable as inert gases.
It has proven to be expedient to create such an inert or neutral gas atmosphere by introducing the gases into the interior of the hollow body before the cladding metal begins to melt. In this way, the formation of an oxidation layer on the plating metal is suppressed.
The expedient sudden heating of the layer of the plating metal which is deposited on the inner surface of the hollow body can be carried out with the aid of a stationary or movable heating device arranged in the hollow body.
The sudden heating can preferably be effected electrically, e.g. B. by means of a heating coil with a high current load or by means of a medium-frequency or high-frequency heating in the form of a coil or by means of a thermally active beam that is generated inside or outside the hollow body and directed through the cavity along its axis.
Another modified embodiment of the method explained above consists in that the plating layer produced on the inside of the hollow body is bonded to the metal of the hollow body by means of projections or depressions arranged on the inner wall thereof, eg. B. is particularly intimately connected by any ge shaped grooves, grooves or other recesses in the metal of the hollow body.
There is the possibility that the projections and depressions of the hollow body receive a special geo metric or mechanical point be certain shape, for. B. are designed as a trapezoidal thread or as a thread of another type. When melting down, the plating material also flows into the depressions present between such projections, so that the finished plating coating is connected to the metallic material not only by adhesion, but also mechanically by the aforementioned projections and depressions.
If in such a case, after applying the inventive method, the hollow body is mechanically or chemically, z. B. by acid treatment, remains as the core of the body formed by the plating process z. B. made of hard metal, provided with a thread.
The invention also relates to a device suitable for carrying out the method explained above, which is characterized in that the hollow body is provided with a feed line for largely comminuted plating metal which opens into its interior and is connected to a device which heats the interior is dimensioned so that the temperature in the interior of the hollow body can suddenly be increased to at least the melting temperature of the largely comminuted planing metal introduced into the interior of the hollow body.
The hollow body to be plated will generally be connected to a drive arranged on the frame or on the outer housing of the device. Furthermore, in the interior of the hollow body to be plated, a stationary heating device that evenly heats the entire interior space, which when plating a Me tallrohres z. B. can be designed as a cylindrical heating coil, be arranged.
This heating device should be dimensioned in such a way that the temperature in the interior of the hollow body can suddenly be increased to at least the melting temperature of the largely comminuted planarizing metal introduced into the interior of the hollow body.
A feed line for an inert gas can open into the interior of the hollow body to be clad.
The inside of the rotatably mounted to plate the hollow body provided heating device can, for. B. be designed in the form of a tube provided with passage openings res. This tube, inside which a heating coil provided with power leads from the outside is arranged, protrudes into the interior of the rotatably mounted hollow body by passing through a bearing point of the same. The mentioned tube used for heating can be closed at its end located in the hollow body, while its outer end is formed as a feed line for an inert gas.
The inert gas passes through the passage openings mentioned in the pipe into the interior of the hollow body to be clad.
The heating coil of the pipe can expediently consist of a highly heat-resistant metallic material. The rotatably mounted hollow body to be plated, e.g. B. a metal pipe, e.g. B. be arranged between clamping jaws on which externally driven rotating jaws are arranged, through which the hollow body is set in rotation during the plating process.
The hollow body to be plated can also expediently be surrounded by a heat-insulating housing which encloses it at a small distance.
The introduction of the plating material into the interior of the hollow body, e.g. B. a metal tube, can advantageously be carried out by a displaceable in the axial direction of the hollow body tube, whose head offset in rotating-generating motion a powdery zer kleinertes plating metal centrifugally against the In nenfläche of the hollow body, z. B. a metal pipe, flings or scatters.
It should also, as previously explained, inside the metal tube or similar means to suddenly increase the temperature be provided, through which the existing plating metal formed on the inner wall of the existing layer is brought to soften and melt zen that it connects to the inner wall of the pipe.
A major advantage of the proposed process, apart from the simplicity and the relatively low cost of its implementation, is the avoidance of all unfavorable metallurgical changes to the base material of the clad hollow body, and also the evenness of the melting and alloying of the cladding material under the effect of the direct heating of the Cladding metal as well as in the even and smooth formation of its surface. In the accompanying drawing, various devices for carrying out the plating process according to the invention are illustrated schematically and by way of example.
FIG. 1 illustrates an embodiment of a device suitable for carrying out the method according to the invention in axial section.
Figure 2 shows a modified embodiment. FIGS. 3, 4 and 5 show further modified embodiments of devices which are used to carry out the method according to the invention.
In Figure 1, the reference numeral 1 denotes a z. B. made of ceramic material housing, which can also serve as an insulating jacket or with a special insulating jacket 2, z. B. consisting of glass wool, can be provided.
This device influences the cooling process depending on the thickness and the material of the housing or the specially arranged insulating jacket. This cooling process can, for. B. can be controlled controllably by means of an exchangeable insulating jacket or a special cooling device of this insulating jacket.
The inner part 3 of the housing 1 can optionally be formed by heating wires, heating channels and the like as an auxiliary heating device. In the interior of the housing 1, the material body 4, which is designed as a cylindrical tube in the present example of the drawing, is arranged between clamping jaws 5, 6, on which rotating jaws 7, 8 are arranged, which are driven in any desired manner from the outside . The tube 4 is set in rotating motion by these rotary jaws.
This movement is used to prevent a previously introduced into the interior of the metal tube 4, evenly crushed, z. B. to evenly distribute a powder-like or granular amount of the cladding material and store it on the inner wall of the tube 4 by centrifugal effect in the form of a cladding layer 9 lining the tube over its entire length.
Inside the tube 4, expediently in its entire length, runs a tube 10, which is made of a highly fusible and non-oxidizing material, for. B. a metal such as nickel, and which is mounted on both sides in fixed jaws 11, 12. In the exemplary embodiment illustrated, the tube 10 is closed at one end 13. Inside it is a suitable height with a frequency, e.g. B. medium frequency or high frequency, operated heating coil 14 arranged, through which suddenly a high temperature when the power is turned on, z. B. at least 1100 to 1200 C generated.
This increase in temperature is primarily transmitted by radiation to the plating layer 9 deposited on the inner wall of the pipe 4, so that it is suddenly melted and alloyed with the base material of the pipe 4 before the pipe wall itself has experienced a significant temperature increase.
This process is set in particular by appropriately dimensioning the induction coil 14 and regulating the frequency and energy of the frequency in such a way that the plating coating 9 melts suddenly or suddenly without the underlying layer of the hollow body to be plated already in significant amount is recorded.
A further significant improvement in the effect of the above-mentioned, suddenly highly increased internal heating with sudden transfer of the plating material into a molten, alloyable state is achieved by providing the interior of the tube 4 with an inert, neutral atmosphere,
by which undesired oxidation of the molten plating layer is prevented. The inert, neutral gases can from the outset in the interior .des pipe 4 fill and in the same, z. B. with the help of seals 15, which are under the pressure of a spring 16, prevented on both sides from escaping.
Even more advantageous is a mode of operation in which the inert or neutral gases are fed through an inner tube 10 and exit from slots 17 in this tube. The aforementioned inert, neutral gases can expediently be preheated so that their temperature is already close to the melting temperature of the plating material. In this case, the inert, neutral gases not only have an anti-oxidant effect on the inner surface of the molten cladding metal,
rather, they equalize, especially when they flow out under a certain pressure, the distribution of the molten cladding metal and create a smooth surface of the same. This also eliminates the need for subsequent mechanical processing, e.g. B. grinding the surface of the plating is minimized.
FIG. 2 shows a variant of a device according to FIG.
An induction heating head 19 seated on the pipe 18 is arranged here. The pipe 18 serves at the same time to supply an inert, neutral gas which can exit through slots 20 in the pipe 18 or through slots arranged in front of the induction heating head 19.
The induction heating head 19 is advanced and withdrawn with the aid of any guide and drive device 21, so that the entire length of the pipe 4 is coated during the advance and the cladding layer 9 attached to the inner wall of the hollow body to be clad in the manner explained above is melted and connected to the base material.
According to the third embodiment, shown in FIG. 3, of a device used for plating the inner wall of hollow bodies, the melting of the plating layer 9 deposited on the inside of the pipe 4 is initially brought about by the radiation from the larger diameter gas supply pipe 10, the distance of which is from the cladding layer is only slightly, e.g. B. is only a fraction of a millimeter or a few millimeters.
Inert, neutral gases can be introduced into the narrow space between the heating pipe 10 and the material pipe 4, the heat content of which supports the radiation from the heating pipe 10 when they are preheated.
Another variant of the device according to the invention consists in that the plating material itself is introduced into the interior of the tube 4 by means of a rotating atomizing head 22 as shown in FIG. 4, the atomizing head being advanced and retracted in a similar manner to the induction head 19 according to Figure 2.
The cladding material is carried out from this atomizing head 22 in a finely dispersed, optionally gas-free, distribution state by the inert, neutral gases flowing out of the atomizing head under pressure and hurled against the inner wall of the tube 4 to be clad. The ;
Immediate melting of the plating material is brought about here by an induction head 23, which is connected behind the atomizing head 22, so that in any case the plating layer is then melted immediately after it has been thrown onto the inner wall of the tube 4 and becomes with the Base material of the pipe ver binds.
An even more advantageous mode of operation results when the induction head 23 is arranged in front of the rotating atomizing head 22. Then, with careful adjustment of the induction heating, the surface of the base material of the tube 4 is heated, which, however, only grips the top layer and prepares the base material in such a way that the cladding material thrown up in the finest distribution during the forward movement of the device immediately sinters and becomes connects with the base material.
A further advantageous possibility for hollow bodies of any cross-sectional design is that the cladding layer is connected to the material of the material itself by means of any grooves, grooves or recesses in the material. Such a possibility is e.g. B. in Figure 5 is shown schematically. Here, the reference number 24 denotes the Ma material of the base material of the hollow body. The same is provided on the inner wall with projections 25, which can be in any shape, for. B. can be designed as a trapezoidal thread.
The plating material melts and also flows into the cavities present between these projections, so that the finished plating coating 26 is now connected to the base material of the hollow body not only by adhesion and sintering, but also mechanically by the projections 27.
In such a case, if the outer jacket formed by the base material 24 is subsequently processed mechanically or chemically, e.g. B. by acid treatment, removed, so remains the core of z. B. made of hard metal formed by the plating process formed body 26, 27 back.