CH481714A - Verfahren zum Verschweissen von explosionplattierten Stahlplatten - Google Patents

Verfahren zum Verschweissen von explosionplattierten Stahlplatten

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CH481714A
CH481714A CH1521668A CH1521668A CH481714A CH 481714 A CH481714 A CH 481714A CH 1521668 A CH1521668 A CH 1521668A CH 1521668 A CH1521668 A CH 1521668A CH 481714 A CH481714 A CH 481714A
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steel
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CH1521668A
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Otto Guenter
Remmer Kurt Dr Dipl-Phys
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Sms Samesreuther Mueller Schus
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/23Arc welding or cutting taking account of the properties of the materials to be welded

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Description


      Verfahren        zum        Verschweissen    von     explosionsplattierten    Stahlplatten    Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum  Verschweissen von expolionsplattierten Stahlplatten,  deren Plattierungsschicht aus einem mit Stahl nicht  schmelzschweissbaren Metall besteht, sowie auf eine  Anwendung dieses Verfahrens.  



  Solche explosionsplattierte Stahlplatten eignen sich  insbesondere zum Bau von Behältern zur Aufnahme  von Stoffen, die mit Bezug auf Stahl aggressiv sind.  Diese Stahlplatten sind durch das     Explosions-Plattie-          rungsverfahren    mit einer fest haftenden dünnen Schicht  aus einem wertvolleren Metall, z. B. Tantal, versehen,  welches infolge seines wesentlich höheren Schmelz  punktes nicht mit Stahl schmelzverschweissbar ist.  Daher war es bisher nicht möglich, solche     explosions-          plattierten    Stahlplatten z.B. stumpf zusammenzuschweis,  sen.  



  Es ist Aufgabe der Erfindung, dieses Problem mit  relativ einfachen Mitteln zu lösen und ein Verfahren  zum Verschweissen solcher explosionsplattierter Stahl  platten zu schaffen, welches sich nicht nur zum  Stumpfschweissen solcher Platten, sondern auch insbe  sondere zum Herstellen von Rohrböden für Wärme  austauschvorrichtungen eignet, wodurch die Verwen  dung solcher Verbundwerkstoffe für Kühl- oder     Heiz-          register    erschlossen wird, um auch für Stahl aggressive  Stoffe in einer dauerhaften Vorrichtung einem     Wärme-          austauschprozess    unterziehen zu können.  



  Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass  zunächst die Stahlschicht der zu verschweissenden  Platten an den zu verbindenden Stellen von der der  Plattierungsschicht abgelegenen Seite her bis nahezu an  die Plattierungsschicht heran spanabhebend bearbeitet  wird und der an die Plattierungsschicht angrenzende  Rest der Stahlschicht zur Bildung einer Nut soweit  weggeätzt wird, dass ein überstehender Rand der     Plat-          tierungsschicht    verbleibt, dass dann dieser überste  hende Rand über einen Radius etwa rechtwinklig hoch  gebogen wird und dass daraufhin die hochgebogenen  Ränder der Plattierungsschicht verschweisst werden.  



  Dabei kann zum Stumpfschweissen zweier explo-    sionsplattierter Stahlplatten nach dem Verschweissen  der hochgebogenen Ränder der Plattierungsschicht  auch die Stahlschicht verschweisst werden.  



  Weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Anwen  dung dieses Verfahrens zur Herstellung von Rohrbö  den für Wärmeaustauschvorrichtungen, deren     Plattie-          rungsschicht    aus einem mit Stahl nicht     schmelzver-          schweissbarem    Metall, z.

   B Tantal, besteht, aus wel  chem auch die Rohre der Wärmeaustauschvorrichtun  gen bestehen, dabei wird so verfahren, dass zunächst  an den Stellen, an denen die Rohre mit dem Rohrbo  den verbunden werden sollen, sowohl die Stahlschicht  als auch die Plattierungsschicht mit Bohrungen kleine  ren Durchmessers versehen werden, dass dann jede  Bohrung in der Stahlschicht bis nahezu an die     Plattie-          rungsschicht    heran erweitert wird, dass anschliessend  der noch an dem nach innen vorstehenden     Plattie-          rungsschichtrand    anhaftende Stahlrest bis zur Bildung  einer über den Durchmesser der     erweiterten    Bohrung  der Stahlschicht hinausgehenden Ringnut weggeätzt  wird,

   dass daraufhin der Plattierungsschichtrand unter  Beibehaltung eines Radius zur Bildung einer mit der  Stahlschichtbohrung fluchtenden Aushalsung aufgebo  gen wird, wonach das aus dem gleichen Werkstoff wie  dem der Plattierungsschicht bestehende Rohr in die  Gesamtbohrung mit Pressitz eingeschoben wird, bis das  Rohrende mit der Aushalsung im wesentlichen bündig  abschneidet, woraufhin die Aushalsung mit dem Rohr  ende verschweisst wird.  



  Zum Herausätzen der Ringnut kann ein säurebe  ständiger Stopfen mit freier     Innenbohrung    in die Boh  rung der Stahlschic ht soweit eingeführt werden, dass  zwischen seiner Innen-Stirnfläche und dem     Plattie-          rungsschichtrand    ein Abstand verbleibt, welcher der  axialen Breite der beabsichtigten Ringnut entspricht,  und dass daraufhin jede so vorbereitete Bohrung des  Rohrbodens bis zu einer vorbestimmten Füllhöhe in  nerhalb der     Stopfenbohrung    mit einer Säure gefüllt  wird, welche man über eine Zeitspanne, die für das       Ausätzen    der Ringnut notwendig ist, einwirken lässt.

        Die Erfindung wird nunmehr anhand der sie bei  spielsweise wiedergebenden Zeichnung ausführlicher  beschrieben, und zwar zeigen die  Fig. 1 bis 5 die verschiedenen Verfahrensstufen  zum Stumpfschweissen zweier explosionsplattierter  Stahlplatten, die  Fig. fr bis 10 die Anwendung des     erfindungsgemäs-          sen    Verfahrens zur Herstellung eines Rohrbodens für  Wärmeaustauschvorrichtungen in den verschiedenen  Verfahrensstufen, während  Fig. 11 einen Ausschnitt eines erfindungsgemäss  hergestellten Rohrbodens in Perspektive wiedergibt.  



  In Fig. 1 sind zwei explosionsplattierte Stahlplatten  1 dargestellt, die aus einer Stahlschicht 2 und einer  dünnen (hier etwas stärker gezeichneten)     Plattierungs-          schicht    3, beispielsweise aus Tantal, bestehen. Es han  delt sich bei der Plattierungsschicht 3 um ein Metall,  welches infolge seines höheren Schmelzpunktes nicht  durch Schmelzschweissung mit Stahl verbunden wer  den kann. Durch das bekannte Explosionsplattieren  haftet jedoch die Plattierungsschicht 3 sehr fest an der  Stahlschicht 2.  



  Um nun solche explosionsplattierten Stahlplatten 1  stumpf aneinanderschweissen zu können, werden die  stumpf zu schweissenden Endflächen der beiden Plat  ten 1, wie in Fig. 2 dargestellt, bearbeitet, und zwar  wird durch Zerspanungsarbeit die der     Plattierungs-          schicht    3 abgelegene Kante 4 schräg weggenommen  und das an die Plattierungsschicht 3 angrenzende  Material der Stahlschicht 2 mit einer Säure weggeätzt,  welche die Plattierungsschicht 3 nicht angreift. Durch  das Wegätzen. wird eine Nut 5 gebildet, so dass ein  Rand 6 der Plattierungsschicht 3 über die Stahlschicht  2 hinaus vorsteht.  



  Daraufhin werden die Ränder 6 nach oben gebo  gen, wie in Fig. 3 dargestellt. Da die     Plattierungs-          schicht    3 aus einem ziemlich sprödem Material, z. B.  Tantal, besteht, muss der Rand 6 der     Plattierungs-          schicht    3 über einen Radius 7 gebogen werden, und  die weggeätzte Nut 5 dient dazu, das Biegen des  Radius 7 zu ermöglichen.

   Ferner ist das Ausätzen der  Nut 5 deshalb notwendig, weil man beim spanabheben  den Bearbeiten der schrägen Kante 4 mit dem     Zer-          spanungswerkzeug    nicht bis dicht an die     Plattierungs-          schicht    3 herangehen kann, da sonst die wertvolle     Plat-          tierungsschicht    3 beschädigt werden könnte.     Anschlies-          send    werden die Platten 1 zusammengebracht und die  hochgebogenen Kanten 6 durchgehend verschweisst,  wie bei 8 in. Fig. 4 dargestellt.

   Auch hierbei erweisen  sich die ausgeätzten Nuten 5 deshalb als nützlich, weil  sie beim Schweissen der Kanten 6 der     Plattierungs-          schicht    3 (was mit sehr hoher Temperatur geschieht)  einen ausreichenden Abstand von der Stahlschicht 2  gewährleisten, so dass letztere durch die hohe  Schweisstemperatur nicht in Mitleidenschaft gezogen  wird.  



  Zum Schluss können dann die Stahlschichten 2 der  Platten 1 an den schrägen Kanten 4, die eine V-Nut  bilden, mit einer V-Naht 9 verschweisst werden, wie in  Fig. 5 dargestellt ist.  



  Auf ähnliche Weise können auch Rohrböden 10  (s. Fig. 11) für Kühl- oder Heizregister hergestellt wer  den, wobei die Rohrböden 10 aus einer     explosionsplat-          tierten    Stahlplatte 11 mit einer Stahlschicht 12 und  einer Plattierungsschicht 13 bestehen und mit Rohren  14 verbunden werden, die aus dem gleichen Metall wie  dem der Plattierungsschicht 13, z. B. aus Tantal, beste-    hen. Dadurch werden dauerhafte Wärmeaustauschvor  richtungen geschaffen, in denen auch Stoffe verarbeitet  werden können, die gegenüber einfachem Stahl aggres  siv sind.  



  In den Fig. 6 bis 10 sind die einzelnen Verfah  rensschritte zur Herstellung eines Rohrbodens 10 dar  gestellt. Wie in Fig. 6 gezeigt, wird zunächst die bei  spielsweise mit Tantal explosionsplattierte Stahlplatte  11 an denjenigen Stellen, an denen die Rohre 14  (s. Fig. 10 und 11) an der Platte 11 befestigt werden  sollen, mit     Bohrungen    15 kleineren Durchmessers ver  sehen, und zwar werden sowohl die Stahlschicht 12 als  auch die Plattierungsschicht 13 durchbohrt. Danach  wird nur die Stahlschicht 12, wie in Fig. 7 gezeigt, mit  einer erweiterten     Bohrung    16 versehen, und zwar bis  kurz vor die Plattierungsschicht 13.

   Der noch an dem  nach innen vorstehenden Plattierungsschichtrand 17  anhaftende Stahlrest 18 wird anschliessend soweit weg  geätzt, dass, wie in Fig. 8 dargestellt, an der Grenze  zwischen der Plattierungsschicht 13 und der Stahl  schicht 12 eine Ringnut 19 gebildet wird (ähnlich der  Nut 5 in den Fig. 2 bis 5). Zu diesem Zweck wird in  die Bohrung 16 der Stahlschicht 12 ein Stopfen 20 ein  geführt, der aus einem weichen, säurebeständigen  Material besteht und eine freie     Innenbohrung    21 auf  weist. Der Stopfen 20 wird soweit eingeführt, dass zwi  schen seiner Innen-Stirnfläche 22 und dem nach innen  vorstehenden Ringrand 17 der Plattierungsschicht 13  ein Abstand verbleibt, welcher der Breite der beabsich  tigten Ringnut 19 entspricht.  



  Zum Ausätzen der Ringnut 19 wird die gesamte  Platte 11, mit der Plattierungsschicht nach unten, auf  eine Dichtungsplatte 23 aufgepresst, welche die Boh  rungen 15 in der Plattierungsschicht 13 abdichtet.  Dann werden die     Bohrungen    21 der Stopfen 20, die  Bohrungen 16 der Stahlabschnitte 12 (soweit sie durch  die Stopfen 20 freigelassen sind) und die Bohrungen  15 der Plattierungsschicht 13 mit einer Säure 24 bis  etwa zu einer Füllhöhe 25 gefüllt. Man lässt die Säure  24, die nur die Stahlschicht 12 angreift, solange ein  wirken, wie es zum Erreichen der gewünschten Tiefe  der Ringnut 19 erforderlich ist.  



  Danach werden die Säure 24 und die Stopfen 20 ent  fernt und die Säurereste abgespült. Die vorstehenden  Plattierungsschichtränder 17 (Fig. 7 und 8) werden  dann, wie in Fig. 9 dargestellt, über einen Radius 26  zur Bildung von Aushalsungen 27 etwa rechtwinklig  aus der Ebene der Plattierungsschicht 13 hochgehoben,  und zwar so, dass die Innenbohrungen der     Aushalsun-          gen    27 mit den Stahlschichtbohrungen 16 fluchten.  Nun werden die Rohre 14 in die     Bohrungen    16 (s.  Fig. 1(i) soweit mit Pressitz eingeschoben, bis die Rohr  enden 28 mit den Aushalsungen 27 im wesentlichen  bündig abschneiden, woraufhin diese Rohrenden 28  mit den Aushalsungen 27 verschweisst werden, wie bei  29 in den Fig. 10 und 11 dargestellt.  



  Auch hierbei ermöglichen die Ringnuten 19 das  Ausbiegen des Radius 26 an den     Aushalsungen    27 und  gewährleisten beim Verschweissen der Rohrenden 28  und mit den     Aushalsungen    27 einen ausreichenden Ab  stand der Schweissnaht 29     vom,    der Stahlschicht 12.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCHI Verfahren zum Verschweissen von explosionsplat tierten Stahlplatten, deren Plattierungsschicht aus einem mit Stahl nicht schmelzverschweissbaren Metall besteht, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die Stahlschicht (2, 12) der zu verschweissenden Platten (1, 11) an den zu verbindenden Stellen (4, 15, 16) von der der Plattierungsschicht (3, 13) abgelegenen Seite her bis nahezu an die Plattierungsschicht (3, 13) heran spanabhebend bearbeitet wird und der an die Plattie- rungsschicht (3, 13) angrenzende Rest der Stahlschicht (2, 12) zur Bildung einer Nut (5, 19) soweit weggeätzt wird, dass ein überstehender Rand (6, 17)
    der Plattie- rungsschicht (3, 13) verbleibt, dass dann dieser über stehende Rand (6, 17) über einen Radius (7, 26) etwa rechtwinklig hochgebogen wird und dass daraufhin die hochgebogenen Ränder (6, 27) der Plattierungsschicht (3, 13) verschweisst werden (8, 29). UNTERANSPRUCH 1. Verfahren nach Patentanspruch I zum Stumpf- schweissen zweier explosionsplattierter Stahlplatten, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verschweissen der hochgebogenen Ränder (6) der Plattierungsschicht (3) auch die Stahlschicht (2) verschweisst wird.
    PATENTANSPRUCH II Anwendung des Verfahrens nach Patentanspruch I zur Herstellung von Rohrböden für Wärmeaustausch vorrichtungen, wobei die Rohrböden aus explosions- plattierten Stahlplatten bestehen, deren Plattierungs- schicht aus einem mit Stahl nicht schmelzverschweiss- baren Metall besteht, aus welchem auch die Rohre der Wärmeaustauschvorrichtungen bestehen, dadurch ge kennzeichnet, dass zunächst an den Stellen, an denen die Rohre (14) mit dem Rohrboden (10) verbunden werden sollen, sowohl die Stahlschicht (12) als auch die Plattierungsschicht (13) mit Bohrungen (15) kleine- ren Durchmessers versehen werden, dass dann jede Bohrung (15)
    in der Stahlschicht (12) bis nahezu an die Plattierungsschicht (13) heran erweitert wird, dass anschliessend der noch an dem nach innen vorstehen den Plattierungsschichtrand (17) anhaftende Stahlrest (18) bis zur Bildung einer über den Durchmesser der erweiterten Bohrung (16) der Stahlschicht (12) hinaus gehenden Ringnut (19) weggeätzt wird, dass daraufhin der Plattierungsschichtrand (17) unter Beibehaltung eines Radius (26) zur Bildung einer mit der Stahl schichtbohrung (16) fluchtenden Aushalsung (27) auf gebogen wird, wonach das aus dem gleichen Werkstoff wie dem der Plattierungsschicht (13) bestehende Rohr (14) in die Gesamtbohrung (16) mit Pressitz eingescho ben wird, bis das Rohrende (28) mit der Aushalsung (27) im wesentlichen bündig abschneidet, woraufhin die Aushalsung (27) mit dem Rohrende (28)
    ver- schweisst wird. UNTERANSPRUCH 2. Anwendung des Verfahrens nach Patentan spruch II, dadurch gekennzeichnet, dass zum Herausät zen der Ringnut (19) ein säurebeständiger Stopfen (20) mit freier Innenbohrung (21) in die Bohrung (16) der Stahlschicht (12) soweit eingeführt wird, dass zwischen seiner Innen-Stirnfläche (22) und dem Plattierungs- schichtrand (17) ein Abstand verbleibt, welcher der axialen Breite der beabsichtigten Ringnut (19) ent spricht, und dass daraufhin jede so vorbereitete Boh rung (1.6) des Rohrbodens (10) bis zu einer vorbe stimmten Füllhöhe (25) innerhalb der Stopfenbohrung (21) mit einer Säure (24) gefüllt wird, welche man über eine Zeitspanne,
    die für das Ausätzen der Ring nut (19) notwendig ist, einwirken lässt.
CH1521668A 1967-10-13 1968-10-11 Verfahren zum Verschweissen von explosionplattierten Stahlplatten CH481714A (de)

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