DE2343885A1 - Construction element of two connected tubes of different matls. - by welding, cutting, deforming and finishing tubular workpieces - Google Patents
Construction element of two connected tubes of different matls. - by welding, cutting, deforming and finishing tubular workpiecesInfo
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Abstract
Description
Fraunhofer-Gesellsohaft 2343885Fraunhofer Society 2343885
zur Förderung der angewandtento promote applied
Forsohung e.V., Sitz München,Forsohung e.V., based in Munich,
8 Münohen 19, Leonrodstr. 54 72/73228 Münohen 19, Leonrodstr. 54 72/7322
Konstruktionselement zur Verbindung zweier Rohre aus unterschiedlichen Werkstoffen Ξ**Α Verfahrenzu seiner Herstellung Construction element for connecting two pipes of different materials Ξ ** Α Verfa hrenz u se i n it creation H
Die Erfindung "betrifft ein Konstruktionselement zur Verbindung zweier Rohre aus unterschiedlichen Werkstoffen und ein Verfahren zu seiner wirtschaftlichen Herstellung.The invention "relates to a structural element for connection two pipes made of different materials and a method for its economical production.
In der luft- und Raumfahrt "besteht die Notwendigkeit, Konstruktionen bei geringem Gewicht zu erstellen. Deshalb kommen hochfeste Werkstoffe zum Einsatz. Ihre Verbindung bereitet oft Schwierigkeiten. Schmelzschweißverfahren sind oft überhaupt nicht möglich bzw. mindern oft die Festigkeit des Grundwerkstoffes in der wärmebeeinflußten Zone herab. Sohraub- und Nietverbindungen weisen eine hohe Kerbwirkung auf und vermindern somit die Dauerfestigkeit erheblioh.In the aerospace industry "there is a need to Create constructions with low weight. That is why high-strength materials are used. your connection often causes difficulties. Fusion welding process are often not possible at all or often reduce the strength of the base material in the heat-affected Zone down. Robust and riveted connections have a high notch effect and thus reduce fatigue strength erheblioh.
In vielen Fällen müssen die Verbindungen aua verschiedenen Metallen hergestellt werden, wie z.B. litan und Stahl. Hierbei entstehen bei den Schmelzsohweißverfahren in der Schweißnaht spröde intermetallische Phasen, so daß diese als Fügetechnik vollkommen aussoheiden, sofern nicht durch geeignete Zwisohenschichten Abhilfe geschaffen werden kaia η.In many cases the connections must be made from different metals such as litan and Stole. In the fusion welding process, brittle intermetallics are created in the weld seam Phases, so that these are completely different as a joining technique, unless remedial action is taken through suitable intermediate layers kaia η.
Im einzelnen bestehen meistens folgende Anforderungen an Verbindungen, denen die bekannten Verfahren mindestens ζ.ΐ. nioht gerecht werden:In particular, there are usually the following requirements for connections, which the known methods at least ζ.ΐ. do not do justice:
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1. Die Verbindung muß einen stetigen Übergang in der Steifigkeit aufweisen.1. The connection must have a steady transition in stiffness.
2. Bei kleinen Wanddioken und großen Bauteilabmesaungen wird höohate Festigkeit verlangt.2. With small wall diagrams and large component dimensions high strength is required.
3. Die Kerbwirkung soll gering und damit die Dauerf β stigkeit groß sein.3. The notch effect should be low and thus the permanent f be great.
4. Die Außen-, in vielen Fällen auoh die Innenkontur, soll glatt sein.4. The outer, in many cases also the inner contour, should be smooth.
5. Die Verbindung soll wirtschaftlich herstellbar sein.5. The connection should be economically feasible.
Im folgenden wird ein Konstruktionselement und eine Methode zur rationellen Herstellung geschildert, das die aufgezeigten Mängel beseitigt und die genannten Forderungen erfüllt. Das Konstruktionselement kann z.Bo,duroh Elektronenstrahlschweißen zwisohen zwei !eilen geschweißt werden. Es dient zum Verbinden zylindrischer oder auoh elliptisoher Konstruktionen.In the following, a construction element and a method for efficient production is described that the identified deficiencies are eliminated and the stated requirements are met. The construction element can E.g. through electron beam welding between two ! rush to be welded. It is used to connect cylindrical or elliptical constructions.
Erfindungsgemäß ist das Konstruktionselement so ausgebildet, daß die Metalle I und II im Übergangsteil III in geschäfteter Ausführung explosivversohweißt sind und daß sich die Dioken d-j- und djj der Metalle I und II vorzugsweise wie deren Elastizitäts-Moduli Ej zu Ejj verhalten.According to the invention, the construction element is designed so that the metals I and II are explosivversohweißt in the transition part III in a stocked version and that the dioks d-j- and djj of metals I and II preferably behave like their moduli of elasticity Ej to Ejj.
Ausgangspunkt des Verfahrens ist das Explosivschweißen, welohes in seinen Grundlagen bekannt ist. So ist die Anwendung des Explosivschweißen zum Plattieren großflächiger Stahlplatten mit korrosionsfesten Metallen für den chemischen Apparatebau bekannt. Für denselben Zweck können auoh Rohre mit korrosionsfesten Metallen an der Außen- und/oder Innenfläche mit z.B.The starting point of the process is explosive welding, which is known in its basics. That's how it is Use of explosive welding to clad large steel plates with corrosion-resistant metals known for chemical apparatus engineering. For the same purpose, pipes with corrosion-resistant metals can also be used on the outer and / or inner surface with e.g.
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einem !Ditanüberzug versehen werden. Auch sind Verfahren ■bekannt, um Rohre (evtl. für Pipelines) duroh Explosivschweißen miteinander zu verbinden.be provided with a! Ditan coating. Also are procedures ■ known to perform explosive welding of pipes (possibly for pipelines) to connect with each other.
Für den Fall von tragenden Konstruktionen wird im folgenden ein Verfahren zur Herstellung eines Verbindungselementes z.B. zwischen den beiden Metallen Stahl (hochfest) und der Titanlegierung !DiAlV 64 (ebenfalls hochfest) beschrieben, welohes gestattet, mehrere Teile in einem Arbeitsgang herzustellen.In the case of load-bearing structures, the following is a method for producing a connecting element E.g. between the two metals steel (high strength) and the titanium alloy! DiAlV 64 (also high strength), which allows several parts to be produced in one operation.
Zunäohst das Konstruktionselement selbst:First of all the construction element itself:
Fig. 1 gibt dessen Querschnitt wieder. Um die eingangs
geschilderten Anforderungen erfüllen zu können, erfolgt die Sohweißung in gesohäfteter Ausführung. Die Forderung
eines stetigen Übergangs der Steifigkeit von einem Metall zum anderen wird erfindungsgemäß dadurch erreicht,
daß sich die Dicken dj und d^j der im Übergangsteil III
in geschäfteter Ausführung explosivversohweißten verschiedenen
Metalle I und II wie deren Elastizitäts-Moduli E1 und E11 verhalten.
Die Herstellung kann auf verschiedene Weise erfolgen.Fig. 1 shows its cross section again. In order to be able to meet the requirements outlined at the beginning, the welding is carried out in a jointed design. The requirement of a constant transition of the stiffness from one metal to another is achieved according to the invention by the fact that the thicknesses dj and d ^ j of the different metals I and II, explosively welded in the transitional part III, behave like their moduli of elasticity E 1 and E 11 .
The manufacture can be done in different ways.
Ausgangspunkt für die Herstellung eines solchen Elements ist ein innen oder außen plattiertes Rohr, wie es duroh Explosivplattieren herstellbar und kommerziell erhältlioh ist. Von dem Rohr werden Ringe abgestoohen. Die Ringe werden zu Kegelringen verformt. Das Umformen kann vorzugsweise duroh Explosivverformen oder auoh mit Hilfe einer Presse erfolgen. Aus dem Kegelring wird das Konstruktionselement durch spanabhebende Bearbeitung herausgedreht. The starting point for the production of such an element is an inside or outside clad tube like Duroh Explosive plating is manufacturable and commercially available. Rings are peeled off the tube. The Rings are deformed into conical rings. The shaping can preferably be done by explosive deformation or with the help of a press. The construction element is turned out of the conical ring by machining.
Die Fig. 2 gibt sohematisch die einzelnen Sohritte a) bis d) wieder, a) zeigt ein plattiertes Rohr, das in b) in Ringe geteilt ist, aus denen naoh o) Kegelringe geformt sind, aus denen wiederum naoh d) Konstruktions-Fig. 2 shows thematically the individual steps a) through d) again, a) shows a clad tube that is in b) is divided into rings, from which naoh o) conical rings are formed, from which in turn naoh d) construction
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elemente gedreht werden, wie sie in Pig. 1 in vergrößertem Maßstab dargestellt sind.elements are rotated as they are in Pig. 1 are shown on an enlarged scale.
Nach einer abgewandelten Methode ist Ausgangspunkt wieder ein plattiertes Rohr, wie in Pig. 3, a) dargestellt. Das Rohr wird explosiv umgeformt zu einem Rohr mit in axialer Riohtung auftretenden linearen Durchmessersohwankungen (Zick-Zaok, siehe Pig. 3, b). Dann erfolgt das Absteohen von Kegelringen Pig. 3, ο).According to a modified method, the starting point is again a clad pipe, as in Pig. 3, a). The tube is explosively formed into a tube with axial fluctuations in diameter (Zick-Zaok, see Pig. 3, b). Then the pig taper rings are removed. 3, ο).
Im Gegensatz zu den geschilderten Verfahren kann eine Vereinfachung derart vorgenommen werden, daß die Umformung und das Absteohen in einem Schritt vorgenommen wird. Hierzu dient eine Matrize mit sägezahnähnlioher Porm (Pig. 4). Es ist noch zu bemerken, daß anstelle von Wasser als Übertragungsmedium und einer im Zentrum angeordneten stabförmigen Sprengladung (Pig. 4) auoh mit einer direkt auf die Innenseite des Rohres in geeigneter Schichtdicke aufgetragenen Sprengladung gearbeitet werden kann.In contrast to the procedures outlined, a Simplification can be made in such a way that the reshaping and demounting are carried out in one step will. A die with a sawtooth tooth is used for this purpose Porm (Pig. 4). It should also be noted that instead of water as the transmission medium and one in the center arranged rod-shaped explosive charge (Pig. 4) auoh with a directly on the inside of the tube in a suitable Layer thickness applied explosive charge can be worked.
Zum Entnehmen der Kegelringe muß die Porm entweder einmal axial oder mehrmals in der Querebene geteilt sein.To remove the conical rings, the Porm must either be divided axially once or several times in the transverse plane.
Eine weitere Vereinfachung des Verfahrens besteht darin, daß alle Vorgänge, nämlich die des Plattierens, des Umformens und des Irennens in einem Vorgang zusammengefaßt werden. Hierzu dient die in Pig. 5 gezeigte Anordnung. Der Sprengstoff ist direkt auf die Innenseite des in einem Abstand zum äußeren Rohr angebrachten inneren Rohres angebracht. Zur Entnahme der Kegelringe muß auch hier die Porm (Matrize) entweder in Längsrichtung einmal oder in Querebenen senkrecht dazu mehrmals geteilt sein. Zur Vermeidung einer Versohweißung der Kegelringe mit der Porm ist letztere mit einer dünnen keramisohen Masse zu beschichten.A further simplification of the process consists in the fact that all processes, namely those of plating, of forming and the Irennens combined in one process will. This is done in Pig. 5 arrangement shown. The explosives are directly on the inside of the in a distance to the outer tube attached inner tube attached. To remove the tapered rings must also here the porm (die) can be divided either once in the longitudinal direction or several times in transverse planes perpendicular to it. To avoid welding the conical rings with the Porm, the latter is covered with a thin ceramic compound to coat.
Eine weitere Methode enthält lediglioh das Plattieren und die Umformung. Pur dieses Vorgehen ergibt sioh die in Pig. 6 wiedergegebene Anordnung.Another method only includes plating and the reshaping. Purely this procedure results in the one in Pig. 6 reproduced arrangement.
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Claims (6)
dadurch gekennzeichnet,4. Method according to claim 3 »
characterized,
dadurch gekennzeichnet,5. Method according to claim 3,
characterized,
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19732343885 DE2343885B2 (en) | 1973-08-31 | 1973-08-31 | CONSTRUCTION ELEMENT FOR CONNECTING TWO PIPES FROM DIFFERENT MATERIALS AND METHOD FOR ITS MANUFACTURING |
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DE2343885B2 DE2343885B2 (en) | 1977-11-10 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19732343885 Withdrawn DE2343885B2 (en) | 1973-08-31 | 1973-08-31 | CONSTRUCTION ELEMENT FOR CONNECTING TWO PIPES FROM DIFFERENT MATERIALS AND METHOD FOR ITS MANUFACTURING |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2343885B2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4264029A (en) | 1978-08-16 | 1981-04-28 | Deutsche Forschungs- Und Versuchsanstalt Fur Luft- Und Raumfahrt E.V. | Compound material and method for producing same |
FR2471834A1 (en) * | 1979-12-19 | 1981-06-26 | Poudres & Explosifs Ste Nale | Composite metal rings made by explosion welding and machining - esp. where stainless steel and zirconium tubes are welded together and then cut into rings |
FR2471835A1 (en) * | 1979-12-19 | 1981-06-26 | Poudres & Explosifs Ste Nale | Composite metal rings - made by explosive deformation and welding of two tubes to obtain composite prod., which is machined to produce several rings |
EP0031277A1 (en) * | 1979-12-19 | 1981-07-01 | Societe Nationale Des Poudres Et Explosifs | Process for producing polymetallic rings by deformation of polymetallic grooves and rings |
-
1973
- 1973-08-31 DE DE19732343885 patent/DE2343885B2/en not_active Withdrawn
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US4264029A (en) | 1978-08-16 | 1981-04-28 | Deutsche Forschungs- Und Versuchsanstalt Fur Luft- Und Raumfahrt E.V. | Compound material and method for producing same |
FR2471834A1 (en) * | 1979-12-19 | 1981-06-26 | Poudres & Explosifs Ste Nale | Composite metal rings made by explosion welding and machining - esp. where stainless steel and zirconium tubes are welded together and then cut into rings |
FR2471835A1 (en) * | 1979-12-19 | 1981-06-26 | Poudres & Explosifs Ste Nale | Composite metal rings - made by explosive deformation and welding of two tubes to obtain composite prod., which is machined to produce several rings |
EP0031277A1 (en) * | 1979-12-19 | 1981-07-01 | Societe Nationale Des Poudres Et Explosifs | Process for producing polymetallic rings by deformation of polymetallic grooves and rings |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE2343885B2 (en) | 1977-11-10 |
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