DE2443752A1

DE2443752A1 - Verfahren zum heissformen von metallplatten

Info

Publication number: DE2443752A1
Application number: DE19742443752
Authority: DE
Inventors: Ronald Albert Kelsey
Original assignee: Aluminum Company of America
Current assignee: Howmet Aerospace Inc
Priority date: 1973-11-09
Filing date: 1974-09-10
Publication date: 1975-05-15
Also published as: FR2250584B1; NO743589L; AU7081774A; NL7412621A; JPS5075561A; BE820688A; ES431705A1; IT1019370B; NO140788C; NL156938B; CA1008704A; PL114325B1; GB1421721A; US3938363A; GB1424317A; FR2250584A1; AU477179B2; SE7410781L; SE411711B; NO140788B

Description

1 BERLIN 33 BMUNCHEN 80

Auguste-Viktoria-Siraße 65 p. ni|or>LJI/C O DADTMCD PienzenauerstraBe 2

Pat-Anw. Dr. Ing. Ruschke UT. KUöL-Π^ Ot ΓAK I INCK Pat.-Anw. Dipl.-lng.

StfXSlSP"+ PATENTANWÄLTE ^{Hans E}· ^Ru8dlk _g· „3 ₂₄

Telefon:030/ J»*»* BERLIN - MÜNCHEN ^{Telefon: 089/}987268

Telegramm-Adresse: Telegramm-Adresse:

Quadratur Berlin Qudadratur München TELEX: 183786 TELEX: S22767

Aluminum Company of America, Pittsburgh/Pennsylvania (VoSt.v.A·)

Verfahren zum Heißformen von Metallplatten

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zum Heißformen von Metallplatten, insbesondere von Aluminiumplatten.

Als ein Mittel zum Versorgen von Verbrauchern in der gesamten vielt mit Kraft- und Brennstoffen wird geplant, verflüssigtes Haturgas in hochseetüchtigen Schiffen zu befördern. Eine Ausführung eines Speichertanks für verflüssigtes Naturgas besteht aus einer Kugel mit einem Durchmesser von ca» 36 m. Solche Tanks wurden in geeignete hochseetüchtige Schiffe eingebaut werden. In diesem Zusammenhang wird auf die britischen Patentschrifteil 1 317 939 und 1 317 9AO vom 23« Mai 1973, erteilt für A/S Kvaerner Brug and Moss-Rosenberg verft A/S. verwiesen.

Damit Tanks mit einem Durchmesser von 36 m verflüssigtes Naturgas aufnehmen können, ist deren Herstellung aus einer Vielzahl von Kugelsektoren erwünscht, die dann zusammengeschweißt werden. Um die Anzahl der Schweißnähte gering zu halten, werden diese Kugelsektoren in Form von "Orangenschalen" vorzugsweise so groß

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wie möglich, bemessen.

Die Erfindung sieht daher ein Metallformverfahren vor, das dadurch gekennzeichnet ist, dass eine erhitzte Metallplatte zwischen zwei Pressformen gelegt und von diesen gepresst wird, wonach die die Pressformen zum Entfernen der geformten Metallplatte geöffnet werden, dass die Metallplatte anfangs auf eine Temperatur erhitzt wird, die unter derjenigen Temperatur gelegen ist, bei der ein Schmelzen an den Korngrenzen erfolgt, dass danach die Metallplatte auf eine untere Fressform mit einer Temperatur gelegt wird, die niedriger als die Temperatur der Platte ist, dass die obere Pressform anfangs eine unter der Plattentemperatur liegende Temperatur aufweist, dass die Temperatur der Platte, wenn diese mit der oberen Pressform zuerst in Berührung gelangt, mindestens so hoch ist, dass ein Zurückfedern von weniger als 2,2 mm pro 7»5 a erfolgt, wenn die Platte nach dem Formen sich auf natürliche Weise zwischen den Pressformen auf 52⁰C abkühlen kann, dass die Pressformen durch das Gewicht der oberen Pressform mit genügend starkem Druck zusammengeführt werden und die Platte entsprechend verformen, wobei das Gewicht der oberen Pressform auf die Platte nach deren Anpassung an die Pressformen einen Druck Ms zu 7 kg/cm ausübt, und dass die Platte zwischen den Pressformen festgehalten wird, bis die Platte nach einiger Zeit bei dem Offnen der Pressformen um weniger als 3,2 mm pro 7»5 » zueückfedert.

Die Erfindung sieht daher ein neues und besseres Verfahren zum Heißformen von Metallplatten vor, das für die Urzeugung von großen Eugelsektoren für Tanks, die verflüssigte Naturgase aufnehmen sollen, besonders gut geeignet ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist noch den weiteren Vorzug auf, dass zum Durchführen des Formens keine Presse, 'beispielsweise keine hydraulische und keine Spindelpresse benötigt wird.

Bei dem Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens muss zuerst auf die Wahl einer geeigneten Temperatur geachtet werten, •mf die die Platte erhitzt wird, bevor das Formen tatsächlich erfolgt. Die zu formende Platte kann auf die Bearbeitungstemperatur erhitzt werden, während die Platte bereits auf der unteren

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Pressform ruht. Die Erhitzung der Platte kann auch- in einem Ofen erfolgen, wonach die erhitzte Platte aus dem Ofen auf die untere Pressform befördert wird«, Während dieser Beförderung sinkt die Temperatur der Platte ab, welcher Vorgang bei der Wahl der höchsten Temperatur berücksichtigt werden muss, auf die die Platte im Ofen erhitzt wird. In jedem Falle liegt die höchste Temperatur, auf die die Platte erhitzt wird, unter derjenigen Temperatur, bei der ein Schmelzen der Korngrenzen erfolgt. Eine Platte, bei der dies erfolgt ist, weist nach dem Abkühlen auf die Raumtemperatur eine verminderte Zähigkeit, vielleicht eine verminderte Festigkeit und möglicherweise eine Korrosionsanfälligkeit auf, welche Verschlechterung der Eigenschaften aus der Gußstruktur resultiert, die in der Legierung nach dem Schmelzen an den Korngrenzen auftritt.

Außerdem muss bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Höchsttemperatur beachtet werden, und ebenso wichtig ist, dass die Plattentemperatur, wenn die obere Pressform erstmalig mit der Platte in Berührung gelangt, und wenn die Platte zwischen der oberen und der unteren Pressform geformt wird, genügend hoch ist, so dass nur ein vernachlässigbar geringfügiges Zurückfedern der Platte erfolgt, wenn die Pressformen schließlich geöffnet werden. Erfolgt das Formen der Platte bei einer zu niedrigen Temperatur, dann wird es unmöglich, ein Zurückfedern des geformten Produktes zu vermeiden. Wenn die obere Pressform beim Absenken erstmalig mit der Platte in Berührung gelangt, so weist diese die geeignete Temperatur auf, wenn diese mindestens so hoch ist, dass ein Zurückfedern mit weniger als 5,2 mm pro 7»5 m erfolgt, wenn die Platte sich auf natürliche Weise zwischen den Pressformen auf 52⁰G abkühlen kann·

Diejenigen Teile der Pressformen, die tatsächlich an der zu formeden Platte anliegen, werden nach der Erfindung aus einem feuerfesten, zusammengesetzten Material hergestellt, beispielsweise aus einem der Kalziumaluminate. Als ein Beispiel für ein gießfähiges Kalziumaluminat, das im erfindungsgemäßen Verfahren mit Erfolg verwendet wurde, wird H-W ES Oastable der Harbison-Walker Refractories Company, Pittsburg/Pennsylvania angeführt. Dieses Material wird später noch im Beispiel I behandelt.

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Ein weiteres, mit Erfolg verwendetes gießfähiges Material ist VISIL Oastable, gleichfalls ein Erzeugnis der Harbison-Walker Refractories Company, VISIL OASIABLE ist ein Gemisch, aus Siliziumoxidaggregat und einem hydraulischen Bindemittel und besteht nach einer Analyse gewichtsmäßig im wesentlichen aus 71% Siliziumoxid, 17% Tonerde und 11% EaIk. Die höchste Bearbeitungstemperatur von VISIL beträgt 1090⁰O unter periodischen Bedingungen, während die thermische Expansion bis zu 815⁰G vernachlässigbar gering ist. Für die Bearbeitung von Aluminiumlegierungen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren weist das Material eine ausgezeichnete Widerstandsfestigkeit für starke Temperaturschwankungen auf. VISIL strömt gleichmäßig und erfordert keine besonderen Maßnahmen oder Vibrationen für eine hohlraumfreie Verfestigung.

Ein charakteristisches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass die obere Fressform nach dem Formen der Platte zwischen den Pressformen an der Platte mit einem Brück ▼on nur 7 kg/cm anliegt» Trotz dieses kleinen Druckes ist die Temperatur, die die Platte zu der Zeit aufweisen muss, wenn die Platte mit der oberen Pressform erstmals in Berührung gelangt, so hoch, dass das Absenken der oberen Pressform nicht merklich verlangsamt wird, wenn die Platte zwischen den Pressformen geformt wird.

Obwohl die Mindesttemperatur, die die Platte bei dem erstmaligen Eontakt mit der oberen Pressform aufweisen muss, nach einem Test bestimmt wird, bei dem erforderlich ist, dass die Platte nach dem Formen sich zwischen den Pressformen in der normalen Weise auf 52⁰O abkühlt, so keim im allgemeinen eine höhere Temperatur als diese Mindeettemperatur gewählt werden, so dass die Platte aus der Presseinrichtung in einer kürzeren Zeit herausgenommen werdenn kann als bei der normalen Abkühlung auf 52⁰C benötigt wird, wobei trotzdem ein Zurückfedern von weniger als 3,2 mm auf 7,5 » erhalten wird· Es ist ferner möglich, eine diese Mindesttemperatur übersteigende Temperatur zu wählen und durch die Pressformen ein Kühlmittel in Umlauf zu setzen, um die Zeit zu verkürzen und die Temperatut abzusenken und trotzdem ein Zurückfedern in dem genannten Ausmaß zu erhalten.

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Die Erfindung ist innerhalb eines weiten Bereichs von Metallen anwendbar, insbesondere auf die kupferfreien ^xxx. (z.B₀7005) 5xxx, 33OOC und 1xxx Serien von Aluminiumlegierungen. Enthält eine aus einer Aluminiumlegierung bestehende Platte 4,4 - 10% Magnesium, so können die Lehren in der US-Patentschrift 3708352 vom 2»Jan. 1973 für Robert H.Brown, Melvon H.Brown und Murray Byron Shumaker (Titel:Strain hardened Aluminum-Magnesium Alloys) in bezug auf die Abkühlungsgeschwindigkeiten angewendet werden, um eine höhere Korrosionsfestigkeit zu erhaltene

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur anwendbar bei dem Formen von Platten mit einer Dicke von 25 nim bis zu 7^ w® zu Kugelsektoren für die Herstellung der genannten Tants sondern auch zum Formen von Bootsrumpfabschnitten aus Platten mit einer Dicke von beispielsweise 4,8 mm.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nunmehr ausführlich beschrieben« In der beiliegenden Zeichnung ist die

Fig.1 eine Übersicht über die Anordnung einer Station zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung,

Fig.2 eine schematisch gezeichnete Seitenansicht eines Teiles der in der Fig.1 dargestellten Station

Fig»3 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführung einer Station zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ,

Fig_e4 eine Draufsicht auf eine Platte., zum Formen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und die

Fig»5 eine schematische Darstellung einer weiteren anderen Ausführung einer Station zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Fig_e1 zeigt einen Übersichtsplan für eine Atsation mit einer Ausstattung, die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens von Nutzen ist. Die zwei Pressformen nach der Fig-r1 sind in der Fig.2 als Seitenansicht dargestellt. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine gewalzte Platte aus der Aluminiumlegierung Type 5083 (Temperbezeichnung F) in einen Ofen 1 eingetragen, in dem die höchste Temperatur 500⁰O nicht übersteigt.

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Die Geschwindigkeit der Erhitzung von der Raumtemperatur "bis auf die Temperatur in der Masse der Platte beträgt im allgemeinen eine Stunde pro 2,5 cm Plattendicke. Die Maximalzeit bei der Temperatur beträgt null bis acht Stunden und üblicherweise nicht mehr als eine Stunde, wobei eine Massenerhitzungszeit von einer halben Stunde angestrebt wird.

Nach der ordnungsgemäßen Erhitzung wird die Platte inden Austragbezirk 2 befördert, in dem die Platte von einem Vakuumbecherhebezeug angehoben und über den oberen Teil der unteren Pressform 3 befördert wird. Es wird eine ausreichende Anzahl von Saugbechern oder -napfen verwendet, so dass an der heißen Platte keine scharfen Knicke oder Biegungen erzeugt werden. Di· Platt· wird dann auf die untere Pressform abgesenkt.

Die untere Pressform ist mit Hollen 4 versehen, so dass sie unter die ober· Pressform 5 geschoben werden kann. Befinden sich die Platte 6 und die untere Pressform 3 unter der oberen Pressform 5, so wird diese mit Hilfe des Hebezeugs abgesenkt. Das große Gewicht der oberen Pressform bewirkt eine Formung der Platte ohne di© Abwärtsbewegung der oberen Pressform wesentlich zu beeinflussen. Die obere Pressform bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 25 - 50 mm pro Sekunde nach unten. Das Gewicht der oberen Pressform, die im vorliegenden Falle ein Hohlform darstellt, wird vorzugsweise so groß bemessen, dass auf die von den Pressformen geformten Platte ein Druck von mindestens 38,5 kg/cm ausgeübt wird.

Die Temperatur der Platte soll nicht niedriger sein als 425°C wenn die obere Pressform auf die untere Pressform abgesenkt wird. Die Platte verbleibt zwischen den Pressformen, bis die Platte sich auf 205⁰O abgekühlt hat.

In der Fig«3 ist die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt, bei der eine einzelne obere Pressform 8 und mehrere untere Pressformen 9a, 9b und Sc verwendet werden»

10a Die auf der unteren Pressform 9a ruhende Platte ist noch nicht geformt worden und auch nicht die Platte 10b, während die Platte 10c bereits geformt worden ist und zwecks weiterer Bearbeitung entfernt werden kann.

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Die Figo4 zeigt die typische Form einer Platte,- die zum Erzeugen der (orangenschalenförmigen) Kugelsektoren benutzt wird.

Die Fig·5 zeigt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Presseinrichtung, bei der aus der oberen Pressform 12 austretende Flammen 11 auf die Platte 13 gerichtet werden, die die Platte auf die Heißverformungstemperatur erhitzen. Hat die Platte die gewünschte Temperatur erreicht, so wird die obere Pressform zum Formen der Platte abgesenkt. Anstelle der Erhitzung durch Flammen kann auch Strahlungshitze angewendet werden·

Bei der Bearbeitung von Metallen, die bei einer Wärmebehandlung nicht gehärtet werden, z.Bo die Aluminiumlegierung, Type 5085, werden die Bearbeitungsparameter vorzugsweise so gewählt, dass eine !Rekristallisation möglichst gering gehalten wird, um eine größtmögliche Festigkeit zu erhalten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen beschrieben.

Beispiel I

A. Die Pressformen 1· Aufbau der unteren Pressform

Die untere Pressform stellte die als Stempel wirkende Pressform dar. Sie wies in der waagerechten Ebene einen rechteckigen Umriss und ein Eierschalenrahmenwerk aus 19 mm starken Stahlplatten auf. Die untere Pressform wies eine Breite von ca· 5»1 m, eine Länge von ca. 1j? m und eine Höhe von ca. 2,4- m auf und ein Gewicht von ca· 95»6 Tonnen nach der Fertigstellung. Die Längsrippen waren von der Oberseite aus bis zur Hälfte nach unten geschlitzt, während die i^aerplatten von der Unterseite aus bis zur Hälfte nach oben geschlitzt waren. Die Schlitze an den Längsrippen waren in Abstanden von ca· 1,5 m und an den Querplatten in Abständen von ca· 1,2 m vorgesehen. Bei dem Zusammensetzen durch Absenken der Längsrippen auf die Querplatten bei ordnungsgemäßer Ausrichtung der Schlitze wurde ein zellenartiger Aufbau erhalten, wobei die Längsrippen zusammen mit den Querplatten Zellen mit einem rechteckigen Querschnitt in der Waagerechten bildeten, deren Abmessungen ungefähr 1,2 m χ 1,5 m betrugen. In 3ede Zelle wurde eine

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Bodenplatte in einer Tiefe von ungefähr 30 cm eingeschweißt,Mit der Verwendung dieser Platten sollte ein unnötiger Verbrauch von feuerfestem Material vermieden werden. In der Mitte der Pressform war ein sich nach unten bis zum Boden der Pressform erstreckender Pfosten vorgesehen, der die Anbringung eines Drehpfostens ermöglichte, von dem ein Abstreicharm abging, dessen Unterseite mit einem Teil eines großen Kreises zusammenfiel^ der dem im vorliegenden Falle 30 m betragenden Innendurchmesser der Kugel entsprach, deren Segmente mit der betreffenden unteren Pressform erzeugt werden sollten. Bieder Abstreifarm war so angeordnet, dass die Oberseite einer ungefähr 30,5 cm dicken Schicht eines gießfähigen hochfeuerfesten Materials sich um 5 cm über die Oberseiten der Längsrippen und der Querplatten hinaus erstrecken würde. Pas von der Harbison-Walker Refractories Company of Pittsburgh/Pennsylvania erhältliche gießfähige feuerfeste Material, z.B. H-W ES, wurde in die einzelnen Zellen eingegossen, wobei der Abstreifarm zum Formen der Oberseite der Form in der gewünschten Krümmung benutzt wurde. Hierbei wurde das gleiche Verfahren angewendet, das offenbart ist in der US-Patentschrift No· 3 030 259 vom 17«April 1962 für F.VoLong mit dem Titel:"Method of Fabricating Precision Formed Plafctoic Products" mit der Ausnahme, dass 1) das untere Ende des Abstreifarmes im vorliegenden Falle von Abstreiferführungsplatten getragen wurde, die durch Sägen mit dem erforderlichen Umriss versehen und so angebracht wurden, dass sie nach oben über die Längsrippen und die Querplatten an der Außenseite der Pressform hinaus vorstanden, und dass 2) der Drehpfosten und der Pfosten an der Zellenanordnung angebracht waren und nicht an einer Lagerplatte. Das feuerfeste Material wurde am Rahmen mittels feuerfester Klammern verankert, die am Stahlrahmen angeschweißt wurden. Feuerfeste Klammern bestehen aus kleinen Drahtarmierungen, die das feuerfeste Material zusammenhalten und mit dem Aufbau fest verbinden. In das feuerfeste Material wurden Kühlrohre eingegossen, die eine Erhöhung der Geschwindigkeit bei der Abführung der Hitze aus der Pressform ermöglichen entweder während des Formvorganges oder nach dessen Beendigung und bevor ein weiterer Bearbeitungsvorgang eingeleitet wird.

Das genannte gießfähige Material HtW ES besteht aus Kalzium-

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aluminat und feuerfestem Ton und weist eine Zusammensetzung von im wesentlichen $9 Gew.% Siliziumoxid, 40 Gew.% Tonerde, 13 Gew.% Kalk, 5 Gew«% Bisenoxid (Fe₂O₃) und 1 Gew.% Titan auf. H-W Oastable entspricht den ASTM-Vorschriften 0 401-68, Klasse A und B. Die maximale Betriebstemperatur beträgt 1315°C. 5¹Ur die Zubereitung

63	- 84	ο kg/cm
35	- 49	kg/cm
35	- 49	kg/cm
28	- 49	kg/cm
287	- ^55	2 kg/cm
245	- 350	kg/cm

von 28,3 Liter Gießmaterial werden 55 kg Trockenmasse benötigt, während für die Zubereitung für den Guß 6,4 - 757 Liter V/asser pro 45,36 kg Trockenmasse erforderlich sind, wobei die Schüttdichte nach dem Trocknen bei 110⁰O 2080 kg/itr beträgt. Nach dem

Trocknen bei 110⁰G beträgt der Bruchmodul Erhitzen auf 538°0 """
tt it 815⁰G η »nt

"" 1260°G """

Nach dem

Trocknen bei 110⁰G beträgt die Kaltbruch-Erhitzen auf 538⁰G "»" ^festiS^keit

"» 815⁰O """ 217 - 315 kg/cm²

¹¹¹¹ 1260⁰G """ 175 - 231 kg/cm².

Die lineare Veränderung nach dem Trocknen bei 110⁰G ist vernachlässigbar klein und beträgt nach dem

Erhitzen auf 538⁰G O - 0,2%

"" 815⁰G 0 - 0,3%

"" 126O⁰G +0,1 bis -1,0% .

2« Aufbau der oberen Pressform

Die obere Pressform ist eine Hohlform und wies allgemein den gleichen Aufbau und die gleichen Abmessungen auf wie die untere Pressform. Die Gesamthöhe betrug ungefähr 3 m » während das Gewicht nach der Fertigstellung 107,9 Tonnen betrug. Zum formen der gekrümmten konkaven Unterseite wurde die untere Pressform als Form benutzt. Die Oberseite der unteren Pressform wird mit einem Gummiblatt bedeckt, das im wesentlichen die gleiche Dicke aufweist wie die zwischen den Pressformen zu formende Platte. Hiernach wird die obere Pressform auf die Oberseite des Gummiblattes aufgesetzt, und in die Zellen wird von oben her das feuerfeste Material eingegossen. Die Gummiplatte bildet dann durch Formen die

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konkave Unterseite der oberen Pressform. Das feuerfeste Material wird auch in diesem Falle am Rahmen mit feuerfesten Klammern verankert. In das feuerfeste Material können ferner noch Kühlrohre eingegossen werden, durch die zusätzlich Wärme abgeführt werden kann.

B. Die Formen im Gebrauch

Ein aus der Aluminiumlegierung Type 5083 bestehenden Barren mit einer Zusammensetzung von 0,09 Gew.% Siliziumoxid, 0,22 Gew.# Eisen, 0,06 Gew.% Kupfer, 0,?2 Gew.% Mangan, 4,8 Gew.% Magnesium, 0,09 Gew.% Chrom, 0,05 Gew.^M Zink, 0,04 Gew.% Titan und Rest Aluminium wurde mindestens vier Stunden lang auf eine Metalltemperatur von 454 — 493°0 vorerhitzt und dann bei einer Temperatur von 460⁰G heißgewalzt, bevor der Barren zu einer Platte mit einer Dicke von 36,4 mm - 1,25 hub » mit einer Breite von 4,85 *& und einer Länge von 10,16 m ausgewalzt wurde. Diese Platte wurde zu der in der Fig_e4 dargestellten Form zugeschnitten, die am schmalen Ende ein© Länge τοη 2,21 m und am breiten Ende eine Länge von 4,32 m aufwies, wobei die Gesamtlänge 8,64 m betrug. Die geformte Platte, die den ASME SB-209 "Specification for Aluminum-Alloy Sheet and Plate" entsprach, sofern nichts anderes angegeben wird, wurde dann in einen Ofen eingetragen, in dem eine Temperatur von 493⁰O aufrechterhalten wurde. Die Erhitzung der Platte auf die Ofentemperatur dauerte 1 Stunde und 15 Minuten. Nach 15 Minuten weiterer Erhitzung wurde die Platte aus dem Ofen zum Formen herausgezogen. Di© erhitzte Platte wurde auf die untere Pressform gelegt, und vor dem Absinken der Temperatur auf 426⁰G wurde die obere Pressform auf die Platte abgesenkt. Die Zeitspanne zwischen dem Entfernen der Platte aus dem Ofen und der erstmaligen Berührung der oberen Pressform mit der auf der unteren Pressform ruhenden Platte betrug zwei Minuten, während welcher Zeitspanne die Temperatur ^u* 59°G absank. Bei dem weiteren Absenken der oberen Pressform schmiegte sich die Platte an die einen Radius von 15 m aufweisende Krümmung der Pressformen an. Die Platte verblieb dann zwischen den Pressformen, bis die Plattentemperatur auf 204⁰G abgesunkener (im vorliegenden Falle eine Stunde und 30 Minuten), wonach die Platte auf ein Gestell

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gehoben und an der Luft abkühlte» Durch die Kühlrohre wurde kein Kühlmittel in Umlauf gesetzt. Bei Verwendung von ASITM E8-Zugfestigkeitanormalen mit einem Durchmesser von 12,7 nua und einer gemessenen Länge von 50,8 mm wies die geformte Platte in der langen Querrichtung (in bezug auf die Plattenorientierung während des Heißwalzens) eine Zugfestigkeit von 3290 kg/cm , eine Dehnungsfestigkeit von 1610 kg/cm und eine Dehnung von 21% auf. In der Längsrichtung (wiederum auf die Plattenorientierung während des Heißwalzens bezogen) wies die Platte eine Zugfestigkeit

ρ
von 3220 kg/cm , ein«

Dehnung von 21% auf.

2 2

von 3220 kg/cm , eine Dehnungsfestigkeit von 1610 kg/cm und eine

Beispiel II

Alle Parameter waren die gleichen, wie im Beispiel I angeführt, mit folgenden Ausnahmen«) Die Plattendicke betrug 37,13

- 1,25 ™α· Vor dem Aufsetzen auf die untere Pressform wurde die Platte eine Stunde und 35 Minuten lang auf 493⁰O erhitzt, die 45 Minuten lang aufrechterhalten wurde. Die Übergangszeit zwischen der Herausnahme der Platte aus dem Ofen und dem Beginn des Formens betrug zwei Minuten, wobei die Plattentemperatur um 58 G absank. Die Zeit der Abkühlung auf 204⁰O betrug 55 Minuten. Die geformte Platte wies in der langen Quererstreckung eine Zugfestigkeit

2 2

von 3220 kg/cm , eine Dehnungsfestigkeit von 1540 kg/cm und ei£e Dehnung von 23% auf, während in der Längserstreckung die Platte

2
eine Zugfestigkeit von 3290 kg/cm , eine Dehnungsfestigkeit

ο
von 1540 kg/cm und eine Dehnung von 23% aufwies.

Beispiel III

Alle Parameter waren die gleichen, wie im Beispiel I angeführt, mit folgenden Ausnahmen. Die Plattendicke betrmg 36,7 ™η

- 1,25 rcan· Das Metall bestand aus der Aluminiumlegierung

Type 5Ο83 mit der folgenden Zusammensetzung: 0,10 Gew,% Siliziumoxid, 0,13 Gew.% Eisen, 0,07 G-ew.% Kupfer, 0,84 Gew.% Mangan, 4,90 Gew.% Magnesium, 0,10 Gew.% Chrom, 0,03 Gew.% Zink, 0,02 Gewe% Titan, Rest Aluminium. Bei der Erhitzung der Platte vor dem Formen zwischen den Pressformen benötigte die Platte eine Stunde und 40 Minuten, um eine Temperatur von 493°0 zu erreichen, die dreißig Minuten lang aufrechterhalten wurde.

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Während der 2 Minuten dauernden tfbertragungszeit sank die Temperatur der Platte um 4-7⁰C ab, während die Abkühlungszeit auf eine Temperatur von 204 G eine Stunde und 18 Minuten betrug. Die geformte Platte wies in der langen LängserStreckung eine Zugfestigkeit von $150 kg/cm , eine Dehnungsfestigkeit von 1540 kg/cm und eine Dehnung von 22/o auf und in der Längsrichtung eine Zug-

2

festigkeit von 3150 kg/cm , eine Dehnungsfestigkeit von 1540 kg/cm und eine Dehnung von 25%·

Beispiel IV

Die Parameter waren die gleichen, wie im Beispiel I angeführt, mit folgenden Ausnahmen. Die Plattendicke betrug 56,7 J&m - 1»25 um. Das Metall bestand aus der Aluminiumlegierung Type 5083 mit der folgenden Zusammensetzung: Siliziumoxid 0,11 G-ew.%, 0,16 Gew.>& Eisen, 0,83 Gew«% Mangan, 4,77 Gewo% Magnesium, 0,10 Gew.% Chrom, 0,05 Gew,% Zink, 0,02 Gew.% Titan, Rest Aluminium. Die Erhitzung dieser Platte auf eine Temperatur von 493°C dauerte zwei Stunden, welche Temperatur 55 Minuten lang aufrechterhalten wurde· Die tJbertragungszeit betrug 2 Minuten, während der die Temperatur um 55°C absank. Die Zeit bis zur Abkühlung auf 204⁰C betrug 48 Minuten. Die Platte wies in der langen QuererStreckung eine

Zugfestigkeit von 3220 kg/cm , eine Dehnungsfestigkeit von

1540 kg/cm und eine Dehnung von 22% auf und in der Längsrichtung

eine Zugfestigkeit von 3150 kg/cm , eine Dehnungsfestigkeit

von 1540 kg/cm und eine Dehnung von 23%.

Beispiel V

Unter Verwendung der im Beispiel I beschriebenen Pressformen wurde eine Platte, deren Dicke sich in der Walzrichtung (d.h. in der Längsrichtung) vom 7»6 cm auf 3»8 cm über eine Strecke von 2,28 m (in der Längsrichtung gemessen) verminderte und diese Dicke von 3»8 cm innerhalb der restlichen Länge beibehielt, bei der formung mit einer sphärischen Krümmung versehen, wobei das fertige Produkt keine Beulenbildung aufwies. Die Länge der Platte betrug insges_amt 8,89 m und deren Breite 4,92 m. Die Ofentemperatur vor dem Formen der Platte betrug 496⁰O. Der Anfangskontakt der oberen Pressform mit der Platte erfolgte bei einer Temperatur zwischen 426 und 440⁰O. Die obere Pressform wies

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eine ausreichende Kippfreiheit auf, um sich an die Dicke von 7»6 cm an dem einen iiade der Platte anschmiegen zu können. Während des Formens blieb die Dicke der Platte im wesentlichen unverändert, und bei dem Verfahren wurde bei der Platte einfach eine innere Kugelkriimmung erzeugt, die der Krümmung der unteren Pressform an allen Stellen entspräche mit Ausnahme an der Übergangsstelle zwischen dem sich verjüngenden Abschnitt der Platte und dem die gleichbleibende Dicke aufweisenden Abschnitte

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1· Verifcuix-en zum Formen eines Metalls, wobei eine erhitzt« Metallplatte zwischen Fressformen gelegt wird und zwischen den Pressformen gepresst wird, und wobei die Pressformen zum Entfernen der geformten Metallplatte geöffnet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallplatte anfangs auf eine Temperatur erhitzt wird, die unterhalb derjenigen Temperatur liegt, bei der ein Schmelzen der Korngrenzen erfolgt, dass die Platte danach auf eine untere Pressform gelegt wird, die eine niedrigere Temperatur aufweist als die Platte, dass die obere Pressform anfangs eine niedrigere Temperatur aufweist als die Platte, dass die Temperatur der Platte, wenn diese erstmals während des Pressens mit der oberen Pressform in Berührung gelangt, mindestens so hoch ist, dass ein Zurückfedern von weniger als 5»2 mm pro 7i5 *& erfolgt, wenn die Platte nach dem Formen sich auf normale Weise zwischen den Pressformen auf 51°G abkühlen kann, dass die Pressformen mit einem ausreichenden Druck zusammengeführt werden, der von dem Eigengewicht der oberen Pressform ausgeübt wird, wobei die Platte entsprechend den Pressformen verformt wird, dass die obere Pressform an der Platte nach dem Pressen mit einem Druck von 7 kg/cm anliegt, und dass die Platte zwischen den Pressformen nach dem Absenken der oberen Pressform so lange und mit einer Temperatur verbleibt, bis bei dem öffnen der Pressformen ein Zurückfedern von weniger als 5»2 mm pro 7,5 m erfolgt,

2β Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte aus einer Aluminiumlegierung der Type 5083 besteht, dass die Platte bei dem Absenken der oberen Pressform mit dieser erstmalig mit einer Temperatur von mindestens 426°0 in Berührung gelangt, und dass die Platte zwischen den Pressformen verbleibt, bis sie eine Temperatur von 204⁰O erreicht hat.

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3β Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte zwischen den Pressformen zu einem Kugelsektor geformt wird.

4-· Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3» dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Platte mindestens 25»4- nun beträgt,

5· Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen und unteren Pressformen aus einem feuerfesten Verbundmaterial bestehen.

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