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VERFAHREN ZUM PLATTIEREN DER INNENFLÄCHEN VON ZYLINDRISCHEN.
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METALLERZEUGNISSEN DURCH EXPLO SlONSßCHWEIß EN Die vorliegende Erfindung
bezieht sich auf Verfahren zum Plattieren von Erzeugnissen, insbesondere auf Verfahren
zum Plattieren der Innenflächen von rotationskörperförmigen Metallerzeugnissen durch
ExplosionSachweißen.
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Die Erfindung kann am wirkungsvollsten zum Plattieren von Inneziflächen
zylindrischer Metallerzeugnisse verwendet werden, welche große Außenmaße (über 1
m Durchmesser) besitzen. Sie dient ebenso effektiv zum Plattieren von besonders
betriebswichtigen Erzeugnissen, die danach mit anderen Teilen zusammengebaut und
an deren Maßgenauigkeit folglich erhöhte Forderungen gestellt werden.
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Es sind Verfahren zum Plattieren der Innenflächen von
rotationskörperförmigen
iuietalleriseugnissen durch Explosionsschweißen bekannt, bei denen das plattierende
Erzeugnis, welches eine ringförmige Explosivstoffladung trägt, äquidistant unter
Einhaltung eines vorgegebenen Abstands in das zu plattierende Erzeugnis eingesetzt
wird, welches zusammen mit dem plattierenden Erzeugnis ein einheitliches System
bildet, das senkrecht auf ein Auflager gesetzt wird.
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Hierbei steht das System über seine untere Stirnfläche in direktem
Kontakt mit dem Auflager.
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Während des Explosionsschweißens ist das zu plattierende Erzeugnis
großen Belastungen durch den E~plosionsimpuls ausgesetzt, die bedeutende bleibende
Verformungen des Erzeugnisses und manchmal dessen Zerstörung hervorrufen.
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Es sind Verfahren bekannt, welche den Schutz der Er# zeugnisse beim
Explosionsschweißen gegen Verformungen vorsehen.
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Einige Verfabren sehen das Durchführen des Plattierungsprozesses
unter Einsetzen des ganzen Systems in eine Metallmatrize vor.
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Die Matrize, welche die durch die Explosion erzeugten Belastungen
aufnimmt, muß eine äußerst bedeutende Wand-Stärke im Vergleich mit der des zu plattierenden
Erzeugnissen haben. Während der Explosion wird die Metallmatrize k#verfestigt und
kann folglich nicht längere Zeit dienen, ohne daß sie wärmebehandelt wird. Alles
dies verursacht großen Metallaufwand für die Matrize und hohe Kosten derselben.
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Beim Plattieren von Erzeugnissen mit über 1 m Durch messer ist es
außerdem schwierig und unzweckmäßig, eine solche Metallmatrize herzustellen.
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Andere bekannte Verfahren sehen den weitbekannten Schutz des zu plattierenden
Erzeugnisses gegen Zerstörung während des Explosionsschweißens vor, wobei an der
Außenfläche des zu plattierenden Erzeugnisses eine zusätzliche ringförmige Explosisstoffladung
angebracht wird. Ein solcher Schutz beseitigt jedoch nicht vollkommen die Verformung
des zu plattierenden Erzeugnisses während des Schweißprozesses.
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Einer der Iiauptnachteile der erwähnten bekannten Verfahren besteht
in einer derartigen Anordnung des vorbereiteten Systems auf dem Auflager, bei der
die untere Stirnfläche des Systems in direktem Kontakt mit dem Auflager steht. Als
Folge hiervon rufen die Schießschwaden, welche während des Explosionsachwe ißens
im Innenraum des Systems entstehen, eine bedeutende Druckerhöhung in diesem Raum
hervor, was wiederum zu bedeutenden Westaltänderlngen des Erzeugnisses und Abweichungen
seiner Maße von den Nennwerten führt.
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Unter Nennwerten der Maße sind die auf der Zeichnung angegebenen
Maße ohne jedwede Toleranz zu verstehen.
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Diese Änderungen sind besonders bedeutend beim Plattieren von Erzeugnissen,
bei denen das Verhältnis der Höhe zum Durchmesser größer als Eins ist.
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Die erwähnten Änderungen der Erzeugnisgestalt können durch nachfolgende
span#ende Bearbeitung berichtigt werden.
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Dies führt jedoch nicht immer zu günstigen Resultaten, insbesondere
wenn das Erzeugnis mit einem dünnen Blech (bis 6 mm Dicke) plattiert ist.
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e In diesem Fall kann das Berichtigen der Form des plattir ten Erzeugnisses
zum vollkommenen Entfernen der plattierenden #~: Schicht fhhren. Das Ausbessern
der bloßgelegten Stellen durch Aufschweißen hat eine ungleichartige Schweißverbindung
zur Folge und ist der Anlaß zum Entstehen von Mikrodefekten im Fertigerzeugnis.
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Außerdem sind die obenerwähnten Änderungen der Form und der Abmessungen
des Erzeugnisses besonders unerwünscht bei Erzeugnissen, die späterhin mit anderen
Teilen zusarrirnengebatt (auf Stoß verbunden) werden und bei denen folglich in bezug
auf Form und Maßhaltigkeit besonders hohe Forderungen gestellt werden.
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Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die erwähnten Nachteile
zu beseitigen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Plattieren
der Innenflächen von rotationskörper förmigen Erzeugnissen durch Explosionsschweißen
zu schaffen, bei dem das zur Explosion vorbereitete System derartig relativ zum
Auflager liegt, daß bei hoher Schweißverbindungs güte an der ganzen geschweißten
Oberfläche gewährleistet wird, daß stetig plattierte Erzeugnisse mit Abmessungen
erhalten
werden, die in maximaler Nähe der Nennwerte liegen.
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Diese Aufgabe wird durch das Verfahrens zum Plattieren der Innenflächen
von rotationskörperförmigen Metallerzeugnissen durch Explosionsschweißen gelöst,
bei dem das plattierende Erzeugnis, welches eine ringförmige EYplosisatoffiadung
trägt, äguidistant unter Einhaltung eines vorgegebenen Abstands in das zu plattierende
Erzeugnis eingesetzt wird, welches auf seiner Außenfläche eine zusatzliche ringförmige
Explosisstoffladung trägt und zusammen mit dem plattierenden Erzeugnis ein einheitliches
SYstem bildet, das erfindungsgemäß derartig senkrecht auf ein Auflager gesetzt wird,
daß zwischen letzterem und der unteren Stirnfläche des Systems ein Spalt entsteht,
dessen Größe ausreichend ist, damit die während des Explosion schweißens entstehenden
Gase ungehindert aus dem Innenraum dieses systems ausströmen können.
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Dank einer solchen Anordnung' des zum Explo#ions schweißen vorbereiteten
Systems relativ zum Auflager gezuverlässig währleistet#das erfindungagemäße Verfahren,
daß v plattierte Erzeugnisse mit Abmessungen erhalten werden, die in maximaler Nähe
der Nennwerte liegen, wobei hohe Schweißverbin dungsgüte an der ganzen geschweißten
Oberfläche siohergestellt wird.
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Andere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden
beim
Betrachten der nachstehenden Beschreibung eines Durchftihrungsbeispiela derselben
und der beiliegenden Zaich nungen ersichtlich; es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt
durch das schematisch dargestellte, zum Explosionsschweißen vorbereitete, auf dem
Auflager aufgesetzte System1 Fig. 2 die Draufsicht auf dasselbe System ohne Zünder
und Fig. 3 schematisch das aufeinanderfolgende Entstehen einer flachen Zündungsfront
während des erfindungsgeiäßen Explosionsschweißens.
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Es wird ein Verfahren zum Plattieren der Innenflächen von rotstionskörperförmigen
Metallerzeugnissen durch Explosionsschweißen vorgeschlagen.
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Da. plattierende Erzeugnis 1 (Fig.l), welches die ringföraige Explosivstoffladung
2 trägt, wird äquidistant mit dem vorgegebenen Abstand h in das zu plattierende
Erzeugnis 3 eingosetst, welches die Fori eines Zylinders hat und auf seiner Außenfläche
die zusätzliche ringförmige Explosivstoffladung 4 trägt. Auf diese Weise wird das
einheitliche System zum Eplosionsschweißen vorbereitet und auf das Auflager 5 aufgesetzt.
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Erfindungsgemäß wird das erhaltene einheitliche System derartig auf
das Auflager 5 aufgesetzt, daß zwischen
letzterem und der unteren
Stirnfläche 6 des Systems der Spalt S entsteht. Die Größe dieses Spalts soll ausreichend
sein, damit die während des Explosionsschweißens entstehenden Gase ungehindert aus
dem Innenraum C dieses Systems ausströmen können.
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Das ganze System wird zum Explosionsschweißen folgendermaßen vorbereitet.
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Das zu plattierende Erzeugnis 3 mit der auf benannte Weise vorbereiteten
zu plattierenden Fläche A wird mit Hilfe einer Einrichtung zum Festhalten des ganzen
Systems auf das Auflager 5 aufgesetzt. Diese Einrichtung besteht aus dem Metallring
7, der direkt auf dem Auflager 5 liegt, und den senkrechten Rohren 8, die mit ihren
unteren Enden in gleichen Abständen auf dem Ring 7 stehen und mit ihren oberen Enden
direkt die untere Stirnfläche des zu plattierenden Erzeugnisses 3 berühren.
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An der oberen und unteren Stirnfläche des zu plattierenden Erzeugnisses
3 befinden sich die mit Gewinde versehenen Tragkörper 9 (Fig, 1 und 2) mit den waagerecht
liegenden Schrauben 10, die zum Festhalten des plattierenden Erzeugnisses 1 im vorgegebenen
Abstand h vom zu plattierenden Erzeugnis dienen.
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Das plattierende Erzeugnis 1, dessen Außenfläche B auf entsprechende
Weise vorbereitet ist, wird äquidistant zur Innenfläche A des zu plattierenden Erzeugnisses
3 unter Einhaltung des Abstands h in dies Erzeugnis eingesetzt
und
an ihm mit Hilfe der Schrauben 10 befestigt. Diese schrauben dienen dazu, den vorgegebenen
Abstand an der ganzen zu verschweißenden Fläche einzuhalten.
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An der oberen und unteren Stirnfläche des plattierenden Eraeugnisses
1 befinden sich Metallbügel a, die in gleichen Abständen am Umfang der Stirnfläche
angeordnet und zum Befestigen der schalung 11 bestimmt sind, welche zum zuverlässigen
Festhalten der ringförmigen auf dem plattierenden Erzeugnis befindlichen Explosivstoffladung
2 dient.
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Die Schalung 11 wird aus Wellpappe hergestellt und längs der Mantellinie
durch Holzleisten b (Fig.l) ausgesteitt welche ebenso wie Bügel, die die Schalung
über diese Holzleisten mit dem plattierenden Erzeugnis verbinden, in gleichen Abständen
am Umfang der Schalung angeordnet sind.
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Die Größe der ringförmigen Explosivstoffladung 2 wird in jedem konkreten
Fall auf die den in diesem Gebiet tätigen Fachleuten bekannte Weise bestimmt und
in der vorliegenden Beschreibung nicht offenbart, um das eigentliche Wesen der Erfindung
klar hervortreten zu lassen.
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Die zusätzliche ringförmige Explosivstoffladung 4 wird am zu plattierenden
Erzeugnis 3 ebenso mit Hilfe einer Schalung, nämlich der Schalung 12, festgehalten,
die analog der Schalung 11 ausgeführt ist.
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Die Dicke der zusätzlichen Ladung 4 soll, wie dies durch Vers~cho
gezeigt wurde, gleich der Dicke der Ladung
2 oder etwas größer
als dieselbe sein.
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Die Höhe der Ladung 4 soll gleich der der Ladung 2 sein.
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Die Höhe der der Ladung 2 soll hingegen gleich der Höhe des plattierenden
Erzeugnisses 1 sein, welches an jeder seiner Stirnseite um 4... 5 Dicken der Ladung
2 über das zu plattierende Erzeugnis 3 herausragt.
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luf diese Weise ragen die Ladungen 2 und 4 an beiden Stirnflächen
um 4...5 Dicken der Ladung 2 (über das Erzeugnis 3) heraus.
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Diese herausragenden Abschaitte der Ladungen 2 und 4 werden an der
oberen Stirnfläohe des Systems vorgesehen, um die Zone, in der die flache Zündungafront
entsteht, aus dem Bereich des zu plattierenden Erzeugnisses 3 herauszubringen. Hierdurch
wird das Entstehen von Mikrodefekten beim zu plattierenden Erzeugnis 3 durch die
Zündschnurstücke vermieden.
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Die auf der Seite der unteren Stirnfläche herausragenden Abschnitte
der Ladungen begünstigen es, daß die Interferenzerseheinung der Stoßwellen bei deren
Refle x ion von der freien Ladungsoberfläche (d.h. von der Stirnfläche der Ladung)
außerhalb des zu plattierenden Erzeugnisses beobachtet wird, was sehr stark zum
Erhalten einer hochwerbigen Schweißverbindung an der ganzen zu verschweißenden Fläche
beiträgt.
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In jeder der Ladungen 2 und 4 wird eine flache Zündung,
front
erzeugt.
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Die so geschaffenen flachen Zündungsfronten sollen synchron in den
beiden Ladungen entstehen und sich fortpflanzen.
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Dies wird dadurch erreicht, daß in jede der Ladungen 2 und 4 einige
Zündschnurstücke 13 CFig.l und 3) eingeführt werden. Die einen Enden dieser Stücke
13 werden gleich tief um du Maß 1 in die Ladung senkrecht zu der zu erzeugenden
Zündungsfront eingeführt, wobei sie in gleichen abständen voneinander am Umfang
der ringförmigen Ladung so eingeführt werden, daß die Enden der in die Ladungen
2 und 4 eingeführten Schnurstücke stets einander auf einem Radius gegenüberliögen.
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Die anderen Enden der Schaurstücke 13 werden durch die Zündschnur
zu Paaren, die aus bohnurstücken in den Ladungen 2 und 4 bestehen, vereinigt. Dann
werden diese Paare wieder paarweise vereinigt, d.h es wird danach gestBbt daß die
Ladungen 2 und 4 durch einen Zünder 14 an allen Enden der in die beiden Ladungen
eingeführten Schnuratücke 13 gleichzeitig gezündet werden.
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Daa Schaffen einer flachen Zündungsfront und folglich auch einer
Wellenausrichtung in der Schweißverbindung wirkt aich in gewissen Fällen, beispielsweise
bei zylindrischen unter Druck arbeitenden Erzeugnissen, auch günstig vom GeiihtsptZnkt
der Betriebsbedingungen des plattierten Erzeugnisses
aus.
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Das auf diese Weise erzeugte einheitliche system aus zu plattierendem
und plattierendem Erzeugnis mit der unteren jtirnfläche 6 befindet sich vom Auflager
5 in einem Abstand, der gleich dem Spalt S ist. Jetzt ist das system zum Explosionsschweißen
vorbereitet.
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Der Schweißprozeß wird folgendermaßen durchgeführt.
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Durch den Zünder 14 (Fig. 1 und 3) werden die Schnurstücke 13 gezündet,
wodurch gleichzeitig in den beiden Ladungen 2 und 4 flache Zündungsfronten geschaffen
werden.
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Jedes der Schnurstücke 13 (Fig. 3) ist mit seinem in die Ladung eingeführten
Ende ein Ausgangspunkt der Zündung und erzeugt eine sphärische Zündungsfront 15.
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Die Radien der sphärischen Zündungsfronten 15 wachsen, je weiter
letztere sich von den Ausgaugspunkten der Zündung entfernen, während die Krümmung
jeder der sphärischen Fronten sich vermindert und diese sich einer Geraden nähern,
wobei sie in ihrer Gesamtheit die flache Zündungafront 16 bilden.
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Solche Zündungsfronten 16, welche sich synchron über das ganze System
ausbreiten, schützen das zu plattierende Erzeugnis 1 gegen Zerstörung.
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Das plattierende Erzeugnis 1 überwindet im Augenblick, in dem die
Explosion stattfindet, den Abstand h und erhält eine Gescnwindigkeit von ungefähr
500...700 m/s. Das plattierende Erzeugnis 1, welches bei dieser Geschwindigkeit
nit
dem zu plattierenden erzeugnis 3 zusammenstößt, verbindet sich mit ihm, d.h. wird
mit ihm verschweißt.
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Die wahrend des Bxplosionsschweißens im Raum C des Systems entstehenden
Schießschwaden werden ungehindert aus ihm nicht nur nach "oben", sondern auch nach
"unten" herausgetrieben, da zwischen der unteren otirnfläche 6 des Systems und dem
Auflager 5 der Spalt S vorhanden ist. Auf diese Weise wird das ganze System vom
Einfluß eines Überdrucks im Raum C befreit.
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Dies alles hat zur Folge, daß nach dem erfinzuverlässig dungagemäen
verfahren Erzeugnisse erhalten werden, deren Abmessungen in maximaler Nähe der Nennwerte
liegen, wobei eine hohe Schweißverbindungsgüte an der ganzen geschweißten Fläche
gewährleistet wird.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wurden erfolgreich zwei zylindrische
Gefäße plattiert, die danach auf Stoß zu verbinden waren. Jedes der Gefäße besaß
2500 mm Durchmesser und 1800 mm Höhe sowie 140 mm Wandstärke. Das plattierende Erzeugnis
für jedes Gefäß hatte die Form eines Zylinders mit 3 mm Wandstärke und war aus nichtrostendem
Stahl gefertigt.
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Die Zündungsschnurstücke wurden entsprechend in die oberen Stirnflächen
der beiden Ladungen 50 mm tief eingeführt, wobei sie in der Ladung 2 voneinander
gleiche 120 mm große Abstände hatten.
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Jeder der (an der oberen und unteren Stirnseite)
herausragenden
Abschnitte der Ladungen war 1000 mm lang.
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Hierbei wurden Erzeugniese mit + 0,15% bleibender Verformungen erhalten,
was den Forderungen für das Zusanimenbauen (Aufstoßverbinden) solcher Gefäße entspricht.
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Hierbei wurde eine gleichfeste Verbindung erhalten, die aus einer
praktisch Fig ununterbrochenen Schweißverbindung bestand.