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Verfahren zur Herstellung von Blechwerkstücken Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Herstellen von Blechwerkstücken, die zum Anfertigen von Hohlgegenständen
durch Druckflüssigkeit aufgebläht werden. Es ist bereits bei einem derartigen Verfahren
zur Herstellung von flachen Hülsen für Wärmetauscher bekannt, zwei getrennte Bleche
übereinanderzulegen oder ein einziges Blech in Lagen zu falten, durch Randverlöten
oder Verschweißen die übereinanderhegenden Flächen zu verbinden und anschließend
das so gebildete Blechwerkstück zu erhitzen und in einem Rahmen zu formen. Um einer
Verformung bei der nachfolgenden Aufblähung mittels unter Druck stehenden Gases
zu widerstehen, werden die Bleche bei diesem Verfahren durch zusätzliches Schweißen
oder Löten punkt- oder streifenförmig miteinander verbunden.
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Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, metallische Hohlgegenstände,
beispielsweise Wärmeaustauscher, Bauteile, Flugzeugpropeller od. dgl., aus Blech
mittels eines Feuerschweißverfahrens herzustellen. Bei einem derartigen Verfahren
wird ein Muster aus einem die Schweißung verhütenden Material oder einem Schweißungsschutzmaterial
zwischen benachbarte Flächen von übereinandergelegten Blechplatten geschichtet,
und die benachbarten Flächen oder anstoßenden Flächen der übereinanderliegenden
Blechplatten, die von dem Schutzmaterial nicht getrennt sind, werden durch Warmwalzen
miteinander verschweißt. In dem Aufbau werden dann Kanäle dadurch gebildet, daß
die nicht verschweißten Flächen mit Hilfe einer Druckflüssigkeit ausgedehnt werden.
Bisher war es üblich, derartige Hohlgegenstände aus mehreren Blechplatten herzustellen.
Um einen Schlupf zwischen den Platten zu verhüten, wurde der Schichtautbau an verschiedenen
Stellen, die das Muster aus Schutzmaterial umgrenzen, über Punktschweißung verbunden,
ehe dieser Schichtaufbau warmgewalzt wurde. Durch Punktschweißung des Aufbaues an
verschiedenen Stellen ist es möglich, einen gegenseitigen Schlupf zwischen den Blechplatten
zu verhüten, jedoch erhöht ein derartiges Verfahren die Kosten und benötigt Zeit.
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Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines neuen und verbesserten
Verfahrens zum Herstellen von Hohlgegenständen aus Blech. Weiter soll mit der Erfindung
ein Verfahren geschaffen werden, bei dem eine Relativbewegung der übereinanderliegenden
Blechlagen beim Schweißen mittels eines Warmwalzverfahrens verhütet wird.
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Die erwähnten und andere Ziele und Merkmale mittels eines neuen Verfahrens
werden dadurch erreicht, daß ein Muster aus einem die Schweißung verhütenden Material
zwischen den mit ihren Flächen aneinanderliegenden Blechlagen angeordnet wird, ferner
die von dem die Schweißung verhütenden Material nicht geschützten Flächen durch
Warmwalzen verschweißt werden und dann die nicht verschweißten Flächen aufgebläht
werden.
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Erfindungsgemäß werden die Blechplatten durch Biegen und Falten eines
einzigen Bleches gebildet. Hierdurch wird der besondere technische Fortschritt erreicht,
daß benachbarte Metallagen eines einzigen gefalteten Bleches gegen Relativbewegung
stabil sind, selbst wenn das Blech Reduzierungsdrücken eines Blechwalzwerkes ausgesetzt
wird, bei denen die Blechstärken verringert werden. In der Praxis ist die Stärke
von Blechen, die für ein derartiges Verfahren geeignet sind, für gewöhnlich zu groß,
als daß das Blech ohne Bruch gefaltet werden könnte. Es wird daher eine Nut in dieses
Blech längs der Faltachse vor dem Biegen und Falten gebildet, um die Stärke des
Bleches an dieser Stelle zu vermindern. Durch dieses Mittel wird ein Reißen des
Bleches verhütet. Außerdem erleichtert diese Nut das Falten des Bleches. Die Nut
kann durch irgendeine zweckdienliche Einrichtung geformt werden, beispielsweise
durch Fräsen oder Sägen. Die erforderliche Nutentiefe ändert sich mit der Stärke
und den physikalischen Eigenheiten, beispielsweise der Dehnung des Bleches. Es ist
lediglich notwendig,
daß die Nut eine solche Tiefe hat, daß das
Biegen des Bleches erleichtert wird, und daß das Metall beim Biegen nicht reißt.
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Die Erfindung bildet also eine Kombination von Stufen, die zum Herstellen
von Hohlgegenständen aus Metall besonders geeignet sind. Bei dem neuen Verfahren
wird eine einzige Blechplatte in mehrere Lagen gefaltet, die mit ihren Flächen aufeinanderliegen.
Diese einzige Platte wird dann an der Oberfläche gesäubert und in anderer Weise
für das Schweißen vorbereitet. Infolge des Biegens ist die Zahl der Bleche, die
zum Herstellen von Hohlgegenständen behandelt werden müssen, wesentlich verringert.
Ein Muster aus einem die Schweißung verhütenden Material wird dann auf die Oberfläche
des Bleches aufgebracht, so daß nach dem Umbiegen der Lagen zwischen je zwei Blechflächen
ein Muster eingeschaltet ist. Nachdem das Muster getrocknet oder auf andere Weise
gegen Verschmieren gesichert ist, werden die verschiedenen Lagen geformt, indem
das Blech auf vorbestimmten Linien gebogen wird. Der Aufbau wird dann geschweißt,
indem er beispielsweise durch Warmwalzen in einem einzigen Gang zu einer einzigen
Blechplatte verschweißt wird, in der ungeschweißte Flächen vorhanden sind. Die ungeschweißten
Flächen werden später mittels Druckflüssigkeit gebläht, so daß sich im Aufbau Innenkanäle
oder Innendurchlässe bilden.
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Die Erfindung ermöglicht somit die Ersparung von Kosten und Zeit bei
der Herstellung von -Blechwerkstücken.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
Beschreibung an Hand der Zeichnungen. Hierin ist Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung
einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Blechplatte, auf die ein
eine Schweißung verhütendes Material aufgelegt werden kann, Fig. 2 eine schaubildliche
Darstellung der in Fig. 1 dargestellten Blechplatte nach einem Wenden um 180 und
mit einem aus schweißverhütendem Material bestehenden Muster, das auf die Fläche
der Platte aufgebracht ist, Fig. 3 eine schaubildliche Darstellung einer zum Schweißen
fertigen Blechplatte, Fig. 4 eine Aufsicht auf das Stirnende der in Fig. 3 dargestellten
Ausführungsform, Fig.5 ein Wärmetauscher, wie er mit einem in Fig. 3 dargestellten
Aufbau hergestellt werden kann, Fig. 6 eine schaubildliche Darstellung einer anderen
Ausführungsform, mit dem auf die Fläche der Blechplatte aufgelegten schweißverhütenden
Material, Fig. 7 eine Ansicht des in Fig. 6 dargestellten Bleches nach seinem teilweisen
Falten, finit dem mehrere Blechlagen gebildet werden, Fig. 8 die Ansicht eines Wärmetauschers,
der aus einem Blech hergestellt werden kann, das ähnlich dem in Fig. 6 dargestellten
Blech ist; Fig. 9 und 10 zeigen weitere Ausführungsformen des Werkstückes in Verfahrensstufen,
in denen die Blechplatte teilweise gefaltet ist.
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Mit Hilfe einer Fräs- oder Hobelmaschine od. dgl. oder einer anderen
Vorrichtung wird auf der Längsachse an der Mittellinie eines Bleches 1 (Fig. 1)
eine Nut 2 gebildet- Das Blech 1 ist etwa 5 mm stark und besteht aus etwa 92 bis
94% Kupfer, etwa 2,05 bis 2,6a/o Eisen, etwa 0,025'% Phosphor, etwa 0,05 O/o Blei,
Rest Zink und hat eine Stärke von etwa der doppelten Stärke des gewünschten fertigen
Erzeugnisses. Die Länge des Bleches beträgt nur etwa die halbe Länge des fertigen
Erzeugnisses. Die Nut 2, die das Blech 1 in die Flächen 3 und 4 von ungefähr gleicher
Breite teilt, ist vorzugsweise 2,5 bis 4,3 mm tief.
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Das Blech 1 wird durch Eintauchen in ein Bad aus organischem Lösungsmittel,
beispielsweise Naphtha oder hellem Gasolin, bei Raumtemperatur entfettet und wird
dann abgewischt, so daß kein Lösungsmittel vorhanden ist. Das Blech wird dann in
ein Säurebad getaucht, das etwa 1 Volumteil 68%iger Salpetersäure, 1 Volumteil 950!oiger
Schwefelsäure und 1 Volumteil Wasser von Raumtemperatur enthält. Diese Behandlung
entfernt jeden Oxydfihn von der Oberfläche des Metallbleches. Das Blech 1 wird dann
gründlich gespült, um die an der Oberfläche haftende Säure zu entfernen, und wird
dann bei Raumtemperatur getrocknet. Die Oberfläche des Bleches 1 muß im wesentlichen
chemisch rein sein, damit eine gute Bindung in der nachfolgenden Schweißstufe erfolgt.
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Ein Muster aus einem eine Schweißung verhütenden Material 5 wird auf
die Fläche 3 (Fig. 2) aufgebracht. Das Blech 1 wird vor dem Aufbringen des Musters
5 umgedreht, so daß sich das Muster auf der der Nut gegenüberliegenden Seite des
Bleches befindet. Das Muster wird also auf die Unterseite des Bleches 1 aufgebracht,
wenn sich das Blech in der in Fig. 1 dargestellten Lage befindet. Das die Schweißung
verhütende Material 5 besteht aus einem Gemisch von etwa 13 % kolloidalem Graphit,
etwa 4-0 % Kalziumkarbonat, das eine Korngröße hat, die kleiner als die Maschengröße
eines Siebgewebes Nr. 125 ist, und als Rest Wasser. Ein Seidengewebesieb
wird verwendet, um das Material s auf die Fläche des Bleches 1 aufzubringen. Nach
dem Trocknen des Materials wird das Blech 1 um 180`e längs der Nut 2 gebogen, so
daß die Fläche 4 unmittelbar oberhalb der Fläche 3 liegt, wie in Fig. 3 dargestellt
ist. Das Biegen erfolgt mittels einer mechanischen Presse od. dgl. Wie in Fig. 3
und 4 dargestellt, ragt die gefaltete Kante aus dem Aufbau vor. Diese gefaltete
Kante hält die beiden Lagen 3 und 4 fest gegen eine Relativbewegung.
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Das aus dem Blech 1 bestehende Werkstück wird in einen Ofen eingeschoben
und in einer reduzierenden Atmosphäre auf etwa 900° C erwärmt. Das auf dieser Temperatur
befindliche Blech wird dann zwischen den Walzen eines Walzwerkes hindurchgeführt,
um seine Stärke in einem einzigen Gang um etwa 50 0/a zu vermindern. Die Bereiche
9 der Flächen 3 und 4 sind von dem die Schweißung verhütenden Materials 5 nicht
getrennt, so daß diese Flächen 9 zu einem einheitlichen Werkstück verschweißt werden.
Das Muster 5 (Fig. 2 und 3) längt sich in dem Wälzverfahren auf dieselbe Größe,
wie sich das Blech längt, wenn seine Lagen 3 und 4 zu einem einheitlichen Werkstück
verschweißt werden. Nach dem Säubern durch Eintauchen in Säure, Spülen mit kaltem
Wasser und Trocknen wird das Werkstück kaltgewalzt, um die Länge des fertigen Erzeugnisses
auf das gewünschte Maß zu bringen. Nach dem Kaltwalzen beträgt die endgültige Stärke
etwa 1,21 mm. Das Werkstück wird darauf bei einer Temperatur von etwa 750° C 1/a
Stunde geglüht, wird dann durch Eintauchen in Säure gesäubert, in Wasser gespült
und getrocknet, wie dies in Verbindung mit
den vorhergehenden Verfahrensstufen
beschrieben worden ist. Das Werkstück wird dann an seinen vier Kanten beschnitten,
um das Erzeugnis rechtwinklig zu machen und die gefaltete Kante 6 zu entfernen.
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Der ungeschweißte Abschnitt 8, der sich bis zur Kante des hergestellten
Werkstückes erstreckt, wird gespreizt und in die Öffnung ein Rohr 7 (Fig. 5) getrieben.
Dann wird in das Rohr 7 Druckflüssigkeit eingeführt, um die ungeschweißten Blechstellen
auszudehnen und einen Wärmetauscher 9 herzustellen, wie er in Fig. 5 dargestellt
ist.
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Bei einer anderen Ausführung (Fig.6) werden zwei Nuten 20, 21 in einem
einzigen aus Kupferlegierung bestehenden Blech 10 eingeschnitten, um das
Blech in drei ungefähr gleich große Flächen 11, 12 und 13 einzuteilen. Dann werden
auf die Flächen 11 bzw. 13 gekürzte Muster 14 und 15 aufgebracht und das Blech gefaltet,
um drei Blechlagen wie in Fig. 7 zu bilden. Fig. 7 zeigt die Relativstellung der
drei Blechlagen nach teilweisem Falten. Dieses Werkstück wird später gepreßt, bis
die benachbarten Flächen 11 und 12 und 13 mit ihren Flächen aneinanderliegen. Die
Nuten 20 und 21 befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten des Bleches 10. Ebenso
befinden sich die Muster 14 und 15 auf gegenüberliegenden Seiten des Bleches, und
zwar sowohl in Bezug aufeinander als auf die benachbarten Nuten 20 und 21.
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Nachdem die drei Blechlagen so weit zusammengepreßt sind, daß ihre
Flächen 11, 12 und 13 (Fig. 7) aufeinanderliegen, wird das Werkstück mittels eines
Warmwalzverfahrens, wie zuvor beschrieben, geschweißt. Das Blech wird vor dem Aufbringen
des Musters in der bereits beschriebenen Weise gereinigt. Das Werkstück wird auf
900° C erwärmt und beim Walzen auf dieser Temperatur gehalten. Nach dem Schweißen
wird das Werkstück gesäubert, auf die gewünschten Abmessungen kaltgewalzt, geglüht
und auf rechteckige Form geschnitten, worauf die gefalteten Kanten 43 und 16 (Fig.
7) in der gleichen Weise entfernt werden, wie dies bei der in den Fig. 1 bis 5 dargestellten
Ausführung beschrieben ist. Diejenigen Abschnitte des Werkstückes, die mittels des
die Schweißung verhütenden Materials getrennt sind und die auf diese Weise die nicht
verschweißten Flächen bilden, werden später mittels Druckflüssigkeit gedehnt, nachdem
ein dem Rohr 7 (Fig. 5) ähnliches Rohr in die Öffnung eingeschoben worden ist, die
von den bis zur Kante des Bleches reichenden Öffnungen 17 und 18 aus dem Schweißverhütenden
; Material gebildet wird.
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Diese Ausführung ist besonders vorteilhaft zur Herstellung eines Hohlkörpers
sowie für einen Wärmetauscher, der an beiden Seiten Durchlässe oder Leitungen hat,
wie dies in Fig. g dargestellt ist. Bei einer derartigen Ausführung können zwei
gesonderte Flüssigkeiten durch die auf beiden Seiten des Hohlkörpers geformten Kanäle
fließen, wobei die eine Flüssigkeit in Öffnung 19 und die andere Flüssigkeit in
Öffnung 22 einströmt. Zweckdienliche Auslässe für die Flüssigkeiten können durch
Bohrungen in die anderen Enden der Kanäle in der Nähe der Musterteile 23 und 24
(Fig. 6) erhalten werden.
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Bei der in Fig. 9 dargestellten Ausführung können zwei Wärmetauscher
oder ähnliche Gegenstände aus einem einzigen Blech 30 hergestellt werden. Bei dieser
Ausführung besteht das Blech 30 aus einer Kupferlegierung, die ähnlich der in den
vorerwähnten Ausführungen verwendeten Legierung ist. Bei dem Blech sind in derselben
Fläche zwei Nuten, die das Blech in drei Flächen 31, 32 und 33 teilen. Die Breite
der Fläche 33 ist im wesentlichen gleich oder etwas breiter als die Summe der Breiten
der Flächen 31 und 32. Die Muster 34 und 35 eines die Schweißung verhütenden Materials,
wie es beispielsweise in den bereits beschriebenen Ausführungen verwendet wird,
werden auf die Flächen 31 und 32 aufgebracht. Diese Flächen werden dann so gebogen
und in Berührung mit den Oberflächen der Fläche 33 gedrückt. Das Werkstück wird
dann warmgewalzt und nach demselben Verfahren, wie es in den bereits beschriebenen
Ausführungen erwähnt ist, weiterbehandelt. Bei dieser Ausführung werden zwei Werkstücke
aus einem einzigen Blech hergestellt, da das aus dem Verschweißen der benachbarten
Flächen 31 und 33 sich ergebende Werkstück und das aus dem Schweißen der benachbarten
Flächen 32 und 33 sich ergebende Werkstück durch Schlitzen längs der Linie, die
von den aneinanderstoßenden Kanten 36 und 37 gebildet wird, getrennt werden kann.
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Bei der in Fig. 10 dargestellten Ausführung wird ein einziges Blech
genutet und in Querrichtung gefaltet. Eine über die Breite des Bleches verlaufende
Faltkante ist genügend kräftig, um eine Relativbewegung der Fläche 40 in bezug auf
die Fläche 41 für Bleche üblicher Längen zu verhüten. Vorzugsweise wird jedoch zuerst
die gefaltete Kante 42 in die Einzugsstelle der Walzen eingeführt, wenn die Länge
des Bleches sehr viel größer ist als seine Breite. Hohlgegenstände, beispielsweise
Wärmetauscher, können aus einem in dieser Weise gefalteten Blech hergestellt werden,
wenn im wesentlichen die gleichen Verfahrensstufen zur Anwendung gelangen, wie sie
in den vorhergehenden Ausführungen beschrieben sind.
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Das erfindungsgemäße Verfahren erleichtert die gegenseitige genaue
Ausrichtung der verschiedenen Muster. Der eine Abschnitt eines Musters kann auf
die eine Fläche eines gegenüberliegenden Paares von Flächen und der übrige Abschnitt
des Musters kann auf die andere Fläche aufgebracht werden. Außerdem können Duplikatmuster
auf jede der sich gegenüberliegenden Flächen aufgelegt werden, um eine größere Mustertiefe
zu erzielen und das Nichtverschweißen innerhalb dieser Flächen zu sichern.
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Es sind zwar bestimmte Ausführungen näher beschrieben, doch sind diese
Beschreibungen lediglich als Erläuterungsbeispiele zu werten. Beispielsweise können
Werkstücke mit diesem Verfahren aus irgendeinem anderen Metall hergestellt werden,
das mittels eines Warmwalzverfahrens geschweißt wird. Kupferlegierungen, Bronze,
Messing und Aluminium sind Beispiele von Metallen, die für das Verfahren geeignet
sind. Jedes beliebige Material, das die Schweißung der übereinanderliegenden Flächen
des Bleches verhütet, kann verwendet werden. Die zu schweißenden Flächen müssen
sauber sein. Zum Entfetten, Reinigen und Entfernen der Oxyde von den Flächen kann
jedes zweckdienliche Verfahren verwendet werden.
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Wie bereits erwähnt, wird das Muster, das aus dem die Schweißung verhütenden
Material besteht, in der Richtung, in der das Werkstück warmgewalzt wird, verkürzt
aufgetragen, da sich das Muster mit dem Blech längt. Wenn auch vorzugsweise ein
Seidengewebesieb zum Auftragen des Musters auf das Blech verwendet wird, kann jede
andere zweckdienliche
Einrichtung, beispielsweise eine Sprüheinrichtung,
Bürsteneinrichtung od. dgl., verwendet werden Die Temperatur, bei der die Blechlagen
für das Auswalzen verschweißt werden, ändert sich etwas mit dem jeweiligen Metall,
jedoch wird für alle praktischen Zwecke eine Temperatur, die innerhalb etwa 100°
C um den Rekristallisationspunkt des Metalls liegt, bevorzugt. Unter diesen V--rhältnissen
verschmelzen die verschiedenen Lagen des Bleches zu einer einzigen Lage, wobei die
Trennlinie völlig verwischt wird. Die Reduktionsgröße in einem einzigen Walzgang
muß mindestens 350/0 betragen, wenn Kupferlegierungen verwendet werden, und muß
mindestens 60% betragen, wenn Aluminium verwendet wird, um die Verbindungsstelle
zwischen den verschiedenen Lagen des Metalls völlig zu verwischen.