CH659409A5

CH659409A5 - METHOD FOR THE PRODUCTION OF METAL BODIES WITH CLEANROOM SYSTEMS THREE-DIMENSIONALLY IN THE INTERIOR.

Info

Publication number: CH659409A5
Application number: CH336983A
Authority: CH
Inventors: Friedrich Tinner
Original assignee: Cetec Ag
Priority date: 1983-06-20
Filing date: 1983-06-20
Publication date: 1987-01-30
Also published as: FR2548066B3; DE3422928A1; FR2548066A3; GB8415742D0; GB2142848B; GB2142848A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Körpern aus Metall mit im Innern des Körpers angeordnetem dreidimensional verzweigtem Hohlraumsystem, bei welchem der Körper aus mehreren Einzelteilen durch deren Verlöten hergestellt wird. The present invention relates to a method for producing bodies made of metal with a three-dimensionally branched cavity system arranged in the interior of the body, in which the body is produced from several individual parts by soldering them together.

Bei einem derartigen Verfahren geht es darum, Körper aus Metall mit einem sich nicht nur im wesentlichen in einer Ebene erstreckenden Hohlraumsystem zu versehen, wobei gerade an dieses Hohlraumsystem bestimmte hohe Anforderungen an die Gasdichtkeit und Druckfestigkeit gestellt werden. Such a method is concerned with providing bodies made of metal with a cavity system that does not only extend essentially in one plane, with certain high demands being placed on gas tightness and pressure resistance precisely on this cavity system.

Solche Körper mit komplexem Hohlraumsystem werden unter anderem in der Plasmaphysik, zum Beispiel als wassergekühlte Gitter für Neutronenquellen, verwendet. Such bodies with a complex cavity system are used, among other things, in plasma physics, for example as water-cooled grids for neutron sources.

Solche Gitter können durch Elektroformen (galvanisch), Elektronenstrahl- oder Diffusionsschweissen hergestellt werden. Die entsprechenden Fertigungen sind in der Regel sehr teuer und vermögen trotz hohen Aufwands entsprechender Kosten die gestellten Anforderungen nur zum Teil erfüllen. Such grids can be produced by electroforming (galvanic), electron beam or diffusion welding. The corresponding productions are generally very expensive and, despite the high costs involved, can only partially meet the requirements.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es nun, ein neuartiges Verfahren zu schaffen, welches den Aufbau von Körpern der genannten Art auf einfachere Weise erlaubt, wobei gleichzeitig wesentlich höhere Anforderungen, insbesondere bezüglich Dichtheit an die hergestellten Körper erfüllt werden. The purpose of the present invention is now to create a novel method which allows the construction of bodies of the type mentioned in a simpler manner, while at the same time meeting significantly higher requirements, in particular with regard to tightness of the bodies produced.

Das Verfahren zeichnet sich gemäss der Erfindung dadurch aus, dass alle Bereiche des Hohlraumsystems vorerst der gewünschten Geometrie in die Einzelteile eingearbeitet werden und das Hohlraumsystem erst anschliessend durch das Zusammensetzen und Verlöten aller Einzelteile miteinander geschlossen wird. According to the invention, the method is characterized in that all areas of the cavity system of the desired geometry are initially worked into the individual parts and the cavity system is only subsequently closed by assembling and soldering all individual parts together.

Zweckmässig werden in die Einzelteile zu dem vorgesehenen Hohlraumsystembereich korrespondierende und auch nach dem Löten noch zugängliche Referenzflächen eingearbeitet, wobei die Bearbeitung des Körpers auf Fertigmass nach diesen Referenzflächen erfolgt. Reference surfaces corresponding to the intended cavity system area and which are still accessible after soldering are expediently incorporated, the machining of the body to finished dimensions taking place according to these reference surfaces.

Vorzugsweise wird der zum Löten erforderliche Lotvorrat vor dem Löten beim Zusammensetzen der Einzelteile in dafür vorgesehenen Hohlräumen deponiert, wobei Lage und Volumen der Lotdeponien so festgelegt werden, dass ein einwandfreies Füllen der Lötfugen sichergestellt ist, ohne dass Kühlkanäle gefüllt werden. The soldering stock required for soldering is preferably deposited in cavities provided for this purpose when the individual parts are being assembled, the position and volume of the soldering landfill being determined in such a way that proper filling of the soldering joints is ensured without cooling channels being filled.

Bei einer besonders zweckmässigen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird so vorgegangen, dass eine spaltförmige Lotdeponie zwischen den zu verlötenden Oberflächen zweier zusammenzusetzender Einzelteile angeordnet wird und während des Lötens eine Kraft aufgebracht wird, dies zur Verengung der spaltförmigen Lotdeponie auf die Breite des Lötspaltes. Das Lot kann dabei direkt auf die oder eines der zu verlötenden Teile aufgebracht werden. In a particularly expedient embodiment of the method according to the invention, the procedure is such that a gap-shaped solder landfill is arranged between the surfaces to be soldered of two individual parts to be put together and a force is applied during the soldering, to narrow the gap-shaped solder dump to the width of the soldering gap. The solder can be applied directly to the or one of the parts to be soldered.

Das Löten wird vorzugweise im Vakuumofen und mittels eines eutektischen Lotes ohne Flussmittel durchgeführt. The soldering is preferably carried out in a vacuum oven and using a eutectic solder without flux.

Die Erfindung soll nachstehend anhand der beispielsweisen Herstellung eines Plasmagitters noch etwas näher erläutert werden. The invention will be explained in more detail below on the basis of the example production of a plasma grid.

Ein solches Plasmagitter weist z.B. eine ringförmige Randzone und ein darin angeordnetes, zentrales, scheibenförmig ausgebildetes Gitter mit einer Vielzahl von Durchtrittsbohrungen für das Plasma auf, wobei im Gitter zwischen den Durchtrittsbohrungen Kühlkanäle vorgesehen sind, welche mit Zu- bzw. Ableitungen für das Kühlmedium im ringförmigen Rand verbunden sind. Such a plasma grid has e.g. an annular edge zone and a central, disc-shaped grid arranged therein with a plurality of through holes for the plasma, cooling channels being provided in the grid between the through holes, which are connected to supply and discharge lines for the cooling medium in the annular edge.

In der Zeichnung zeigt: The drawing shows:

Fig. 1 einen Ausschnitt einer Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzten Plasmagitters, mit eingearbeitetem Hohlraumsystem, aber vor der Endbearbeitung auf Fertigmass; 1 shows a section of a side view, partly in section, of a plasma grid composed of several individual parts, with an integrated cavity system, but before the final machining to finished dimensions;

Fig. 2 einen Ausschnitt aus dem die Kühlkanäle aufweisenden eigentlichen Gitter, und Fig. 2 shows a section of the actual grille having the cooling channels, and

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

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40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

659 409 659 409

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 1, mit dem fertigbearbeiteten Plasmagitter. Fig. 3 is a view similar to Fig. 1, with the finished plasma grid.

Das in Fig. 1 der Zeichnung gezeigte Plasmagitter ist zusammengesetzt aus dem eigentlichen Gitter 1, einem Zuführring 2, wobei das Gitter 1 aus zwei zusammengefügten Platten 3' und 3" gebildet ist, und die Kühlkanäle 9 auf der Unterseite der Gitterplatte 3' und dem Zuführring 2 gebildet sind, einem zylindrischen Teilstück 4 mit Verbindungskanälen 4' für Kühlwasser, und einem Flansch 5. The plasma grid shown in Fig. 1 of the drawing is composed of the actual grid 1, a feed ring 2, the grid 1 being formed from two joined plates 3 'and 3 ", and the cooling channels 9 on the underside of the grid plate 3' and the Feed ring 2 are formed, a cylindrical section 4 with connecting channels 4 'for cooling water, and a flange 5th

Gemäss der Erfindung wird der ganze Körper aus den vorgenannten Einzelteilen hergestellt. Im Körper bilden die Kühlkanäle 9 mit den Zuführkanälen 4' ein dreidimensionales Hohlraumsystem. According to the invention, the whole body is made from the aforementioned individual parts. In the body, the cooling channels 9 form a three-dimensional cavity system with the feed channels 4 '.

Alle Bereiche dieses Hohlraumsystems werden zuerst gemäss der verlangten bzw. gewünschten Geometrie in die Einzelteile eingearbeitet, wobei je nach Einsatz der Werkzeuge mit höchster Präzision gearbeitet werden kann. All areas of this cavity system are first worked into the individual parts according to the required or desired geometry, and depending on the use of the tools, work can be carried out with the highest precision.

Die den Körper bildenden Einzelteile 2, 3', 3", 4 und 5 werden dann zusammengesetzt und miteinander verlötet. The individual parts 2, 3 ', 3 ", 4 and 5 forming the body are then assembled and soldered together.

Wie der Vergleich zwischen den Figuren 1 und 3 zeigt, werden die Einzelteile an denjenigen Flächen, welche letztlich die Aussenform der Körpers bilden, mit Aufmass hergestellt, und der Körper wird erst nach dem Verlöten der Einzelteile auf Fertigmass bearbeitet. As the comparison between FIGS. 1 and 3 shows, the individual parts on the surfaces which ultimately form the outer shape of the body are manufactured with an oversize, and the body is only machined to a finished dimension after the individual parts have been soldered.

Um den Zusammenbau und die Fertigbearbeitung zu ermöglichen, werden Referenzflächen bzw. Markierungen in die Einzelteile eingearbeitet, welche wie z.B. an den Stellen A, A' von Fig. 1 auch nach dem Löten noch zugänglich sein müssen, da gemäss diesen Markierungen auch die Bearbeitung des Körpers auf Fertigmass erfolgt. To enable assembly and finishing, reference surfaces or markings are incorporated into the individual parts, which, e.g. at points A, A 'of FIG. 1 must still be accessible even after soldering, since according to these markings the body is also machined to finished dimensions.

Um während des Lötens die relative Lage von Einzelteilen zu gewährleisten, können Fixierelemente (zum Beispiel To ensure the relative position of individual parts during soldering, fixing elements (for example

Passstift 7, Fig. 1) vorgesehen sein, welche anlässlich der Fertigbearbeitung des Körpers entfernt werden. Dowel pin 7, Fig. 1) may be provided, which are removed on the occasion of the finishing of the body.

Für das Verlöten der Einzelteile des Körpers wird der erforderliche Lotvorrat beim Zusammensetzen der Teile in dafür vorgesehene Hohlräume bzw. Lotdeponien eingebracht, wobei Lage und Volumen derart festgelegt werden, dass ein einwandfreies Füllen der Lötfugen sichergestellt ist. For the soldering of the individual parts of the body, the solder supply required when assembling the parts is introduced into cavities or solder dumps provided for this purpose, the position and volume being determined in such a way that proper filling of the solder joints is ensured.

Wie in Fig. 1 gezeigt (z.B. Stellen L| — Lf,), werden spaltförmige Lotdeponien zwischen den zu verlötenden Oberflächen der Einzelteile angeordnet, wobei während des Lötens die Teile so zusammengepresst werden können, dass sich die spaltförmige Lotdeponie auf die Breite des gewünschten Lötspaltes verengt. As shown in Fig. 1 (for example, locations L | - Lf,), gap-shaped solder landfills are arranged between the surfaces of the individual parts to be soldered, and during the soldering the parts can be pressed together in such a way that the gap-shaped solder landfill extends to the width of the desired soldering gap narrowed.

Die nutförmigen Lotdeponien sollen mit dem Lötspalt kommunizieren. The groove-shaped solder dumps should communicate with the soldering gap.

Auch diese Nuten werden bei der Bearbeitung auf Fertigmass entfernt (vgl. Fig. 1 und 3). These grooves are also removed during machining to the finished dimension (see FIGS. 1 and 3).

Es ist möglich, die Einzelteile des zu bildenden Körpers auf einmal untereinander zu verlöten, oder es werden zuerst Einzelteile gruppenweise verlötet, und diese Gruppen in einem zweiten Lötvorgang miteinander verbunden. It is possible to solder the individual parts of the body to be formed to one another at a time, or individual parts are first soldered in groups and these groups are connected to one another in a second soldering process.

Das Löten kann z. B. im Vakuumofen durchgeführt werden. Gelötet wird z.B. mittels eines eutektischen Lotes ohne Flussmittel. The soldering can e.g. B. be carried out in a vacuum oven. For example, soldering using a eutectic solder without flux.

Das geschilderte Vorgehen gemäss der Erfindung erlaubt die Herstellung der verschiedensten Körper aus Metall mit darin angeordnetem Hohlraumsystem. Es hat sich gezeigt, dass eine ausserordentliche Dichtigkeit erzielt werden kann, bei höchster Massgenauigkeit des fertigbearbeiteten Körpers. Auch können äusserst komplex verlaufende Hohlraumsysteme auf einfachste Weise eingebaut werden. The described procedure according to the invention allows the production of a wide variety of bodies made of metal with a cavity system arranged therein. It has been shown that exceptional tightness can be achieved with the highest dimensional accuracy of the finished body. Extremely complex cavity systems can also be installed in the simplest way.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

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S S

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

659 409 PATENT CLAIMS

1. A method for producing bodies made of metal with a three-dimensionally branched cavity system arranged in the interior of the body, in which the body is produced from several individual parts by soldering them, characterized in that all areas of the cavity system are initially incorporated into the individual parts according to the desired geometry and the cavity system is only subsequently closed by assembling and soldering all the individual parts together.

2. The method according to claim 1, characterized in that the individual parts on those surfaces which form the outer shape of the body are manufactured with an oversize, and the body is machined to finished dimensions only after the soldering.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that in the individual parts corresponding to the area of the cavity system arranged in the respective individual part and also accessible after soldering reference surfaces are incorporated, and the machining of the body to finished dimensions takes place according to these reference surfaces.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that elements for fixing the relative bearings of the individual parts are arranged on the individual parts during the soldering.

5. The method according to claim 1 and 4, characterized in that the fixing elements are removed by machining the body to a finished size.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the soldering stock required for soldering is deposited before the soldering when assembling the individual parts in cavities provided for this purpose or applied to individual parts.

7. The method according to claim 6, characterized in that the position and volume of the solder landfill is determined so that a proper filling of the solder joints is ensured.

8. The method according to claim 6, characterized in that a gap-shaped solder landfill is arranged between the surfaces to be soldered of two individual parts to be put together and a force is applied during the soldering to narrow the gap-shaped solder dump to the width of the soldering gap.

9. The method according to claim 6, characterized in that a groove-shaped solder landfill is arranged in the individual parts, which communicates with the soldering gap.

10. The method according to claim 9, characterized in that the solder grooves are removed during machining to finished dimensions.

11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that all the individual parts are soldered to one another at once.

12. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that groups of individual parts are soldered at once, and these groups are connected to one another in a second soldering process.

13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the soldering is carried out in a vacuum oven.

14. The method according to claim 13, characterized in that is soldered by means of a eutectic solder without flux.