DE2559129A1 - PROCESS FOR WELDING MATERIALS DIFFICULT TO WELD THROUGH EXTERNAL HEATING - Google Patents

PROCESS FOR WELDING MATERIALS DIFFICULT TO WELD THROUGH EXTERNAL HEATING

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DE2559129A1
DE2559129A1 DE19752559129 DE2559129A DE2559129A1 DE 2559129 A1 DE2559129 A1 DE 2559129A1 DE 19752559129 DE19752559129 DE 19752559129 DE 2559129 A DE2559129 A DE 2559129A DE 2559129 A1 DE2559129 A1 DE 2559129A1
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Description

GESELLSCHAFT FÜR Karlsruhe, den 29.12.75SOCIETY FOR Karlsruhe, December 29th, 1995

KERNFORSCHUNG MBH PLA 7572 Sdt/jdNUCLEAR RESEARCH MBH PLA 7572 Sdt / jd

Verfahren zum Verschweißen von durch Fremderwärmung schwer verschweißbaren Materialien. Process for welding materials that are difficult to weld due to external heating.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschweißen von durch Fremderwärmung schwer verschweißbaren Materialien, wie z.B. austenitischer Stahl und Reintitan, sowie ein nach diesem Verfahren hergestelltes Rohrverbindungsstück.The invention relates to a method for welding materials that are difficult to weld due to external heating, such as e.g. Austenitic steel and pure titanium, as well as a pipe connection piece made using this process.

In Anlagen für die Wiederaufarbeitung bestrahlter Kernbrennstoffe ist es oftmals notwendig, verfahrenstechnische Apparate aus Titan in ein Rohrleitungssystem aus Edelstahl einzufügen. Aus sicherheit Stechnischen Gründen besteht bei solchen Anlagen oftmals die Auflage der Vollschweißung der gesamten Anlage. Dabei hat es sich gezeigt, daß mit herkömmlichen Mitteln eine Schweißverbindung zwischen Titan und Edelstahl außerordentlich schwierig zu verwirklichen ist. Zu dem Zwecke des Zusammfügens von schwer verbindbaren Materialien ist das sogenannte Sprengpiatieren bekannt. Dieses ist jedoch ein sehr aufwendiges und teures Verfahren. Das dabei entstandene Rohrstück weist eine bauchige Verdickung auf, so daß nur ein senkrechter Einbau des Rohrstückes in Frage kommt, um ein Stehenbleiben von Flüssigkeitsrückständen in der Leitung zu vermeiden.In plants for the reprocessing of irradiated nuclear fuel It is often necessary to insert process engineering apparatus made of titanium into a pipeline system made of stainless steel. For security For technical reasons, such systems often require full welding of the entire system. Has It has been shown that a welded connection between titanium and stainless steel is extremely difficult with conventional means is to be realized. For the purpose of joining materials that are difficult to connect, what is known as explosives is known. However, this is a very complex and expensive process. The resulting piece of pipe has a bulbous thickening so that only a vertical installation of the pipe section comes into question, in order to prevent liquid residues from sticking to avoid in the line.

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Die vorliegende Erfindung hat nun zur Aufgabe, ein Verfahren zum Verschweißen von schwer verscheißbaren Materialien, wie z.B. die Kombination Titan-Edelstahl, anzugeben, welches einfach und billig ist, sowie ein nichtverformtes Rohrverbindungsstück erzeugt.The present invention now has the task of providing a method for welding materials that are difficult to weld, such as E.g. the combination of titanium and stainless steel, which is simple and cheap, as well as a non-deformed pipe connector generated.

Gemäß der vorgeschlagenen Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß zunächst zwei Rohlinge aus den zu verschweißenden Materialien mittels Reibschweißung zu einem Verbindungsstück verschweißt werden, welches anschließend mit dem jeweils zugehörigen Materialende an die zu verbindenden Teile angeschweißt wird. Als besonders vorteilhafte Lösung zur Herstellung einer Rohrverbindung schlägt die vorliegende Erfindung vor,, daß mittels der Reibschweißung zunächst zwei zylinderförmige Körper zusammengefügt werden, die anschließend z.B. durch eine spanabhebende Bearbeitung ausgebohrt werden. Letztlich schlägt die Erfindung für ein Rohrverbindungsstück, bestehend aus zwei mit ihren geometrischen Außenabmessungen einander entsprechenden Anschweißstücken aus den zu verbindenden Materialien vor, eine Reibschweißnaht zwischen zu verbindenden Anschweißstücken vorzusehen.According to the proposed invention, this object is achieved in a A method of the type described at the outset is achieved in that first two blanks made of the materials to be welded welded to a connecting piece by means of friction welding which is then welded to the parts to be connected with the respective end of the material. As special The present invention proposes an advantageous solution for producing a pipe connection, that by means of friction welding first two cylindrical bodies are joined together, the can then be drilled out e.g. by machining. Ultimately, the invention proposes for a pipe connector, consisting of two weld-on pieces from the parts to be connected that correspond to one another with their geometrical external dimensions Materials suggest providing a friction weld between welded pieces to be connected.

Das erfihdungsgemäße Verfahren, sowie das nach ihm hergestellte Verbindungsstück wird im folgenden und anhand der Figur näher erläutert:The process according to the invention, as well as the one produced according to it Connection piece is explained in more detail below and with reference to the figure:

Die zu verbindenden Titan- und Edelstahlstücke liegen in Form von runden Vollmaterialstäben 14 mm Durchmesser, 100 mm lang, vor, die vorher durch spanabhebende Bearbeitung zur Vermeidung von Oberflächeneinflüssen auf genaues Maß gebracht worden sind. Beide Teile werden mit den Stirnflächen aneinander gepreßt und in gegenläufiger Richtung in Drehung versetzt (4 Tonnen Reibkraft, 3000 Umdrehungen pro Minute). Dabei ist es unerheblich, ob das eine Werkstück fest eingespannt ist und nur das Gegenstück rotiert, oder ob beide gegenläufig rotieren. In kurzerThe titanium and stainless steel pieces to be connected are in the form of round solid material rods 14 mm in diameter, 100 mm long, which have previously been brought to an exact size by machining to avoid surface influences. Both parts are pressed against each other with their end faces and rotated in opposite directions (4 tons of friction force, 3000 revolutions per minute). It is irrelevant whether one workpiece is firmly clamped and only the counterpart rotates, or whether both rotate in opposite directions. In short

709828/037?709828/037?

Zeit heizt die dabei entstehende Reibungswärme beide Werkstücke an der Verbindungsnaht bis zur Weißglut auf. Nach Abstellen der rotierenden Bewegung werden beide Teile durch die Stauchkraft in Höhe von etwa 5 Tonnen miteinander verschweißt. Das erfindungsgemäße Verfahren wird unter Atmosphäre durchgeführt, es ist jedoch eine Verwendung von Inertgas möglich.The resulting frictional heat heats both workpieces at the connection seam up to incandescence. After stopping the rotating movement, both parts are through the Upsetting force of about 5 tons welded together. The method according to the invention is carried out under atmosphere, however, it is possible to use inert gas.

Durch eine spanabhebende Bearbeitung entsteht aus dem Rohling das aus der Figur ersichtliche Zwischenschweiß- bzw. verbindungsstück 4. Dieses Verbindungsstück 4 besteht aus den beiden Anschweißstücken 1 und 2, die aus den beiden miteinander zu verbindenden bzw. zu verschweißenden Materialien, wie z.B. austenitischer Stahl und Reintitan bestehen. Diese beiden Anschweißstücke sind durch die Reibschweißnaht 3 miteinander verschweißt, die nach den oben angegebenen Verfahrensschritten erzeugt wurden. Der Innenraum 5 des rohrförmigen und hohlen Verbindungsstückes 4 wird nach der Reibverschweißung zweier Vollmaterialteile durch ausbohren bzw. ausdrehen erzeugt. Mittels der konventionellen Schweißnähte 6 und 7 wird nun das Verbindungsstück 4 in die zu verbindenden Leitungsendstücke 8 und 9 eingeschweißt, so daß eine durchgehende vollständig verschweißte Rohrverbindung erzielt wird. Die Leitungsendstücke 8 und 9 bestehen dabei aus den verschiedenen Materialien, die schwer miteinander zu verbinden sind. Versuche haben gezeigt, daß die Schweißverbindung sich als sehr standfest erwiesen hat, der Bruch bei einem Zugversuch erfolgte im Titanteil des Prüflings, da Titan die geringere Zugfestigkeit gegenüber Edelstahl aufweist.The intermediate welding or connecting piece shown in the figure is produced from the blank by machining 4. This connecting piece 4 consists of the two welded pieces 1 and 2, those made of the two materials to be joined or welded together, such as austenitic Steel and pure titanium exist. These two weld-on pieces are welded to one another by the friction weld 3, which were produced according to the method steps indicated above. Of the Interior 5 of the tubular and hollow connecting piece 4 is through the friction welding of two solid material parts boring or boring generated. By means of the conventional welds 6 and 7, the connecting piece 4 is now in the to be connected line end pieces 8 and 9 welded, so that a continuous completely welded pipe connection is achieved. The line end pieces 8 and 9 are made of different materials that are difficult to connect to one another are. Tests have shown that the welded connection has proven to be very stable, the break in one The tensile test was carried out in the titanium part of the test piece, since titanium has a lower tensile strength than stainless steel.

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß erstmalig die Herstellung eines Einschweißverbindungsstückes ermöglicht wird, welches aus zwei schwer verschweißbaren Materialien besteht, die auf konventionelle Weise nur schwierig zu verbinden sind. Damit wird die Möglichkeit eröffnet, z.B. eine Wiederaufarbeitungsanlage für radioaktive Kernbrennstoffe voll zu verschweißen, bei gleichzeitiger Verwendung verschiedener Materialien für die einzelnen Apparate und Behälter derselben. Damit wird eine wesentliche Verbesserung der absoluten Dichtigkeit dieser Anlagen erzielt.The particular advantage of the method according to the invention is there in that for the first time the production of a welded connector is made possible, which consists of two difficult to weld It consists of materials that are difficult to join in a conventional manner. This opens up the possibility of e.g. to fully weld a reprocessing plant for radioactive nuclear fuels, while using different ones at the same time Materials for the individual apparatus and containers of the same. This is a significant improvement in the absolute tightness of these plants.

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Claims (3)

GESELLSCHAFT FÜR Karlsruhe, den 29.12.1975 KERNFORSCHUNG MBH PIA 7572 Sdt/jd Patentanspr üche:GESELLSCHAFT FÜR Karlsruhe, December 29th, 1975 KERNFORSCHUNG MBH PIA 7572 Sdt / jd Patent claims: 1. Verfahren zum Verschweißen von durch Fremderwärmung schwer verschweißbaren Materialien wie z.B. austenitischer Stahl und Reintitan, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst zwei Rohlinge aus den zu verschweißenden Materialien mittels Reibschweißung zu einem Verbindungsstück verschweißt werden, welches anschließend mit dem jeweils zugehörigen Materialende an die zu verbindenden Teile angeschweißt wird.1. Process for welding materials that are difficult to weld due to external heating, such as austenitic steel and pure titanium, characterized in that initially two blanks made of the materials to be welded by means of Friction welds are welded to form a connecting piece, which is then connected to the respective end of the material is welded to the parts to be connected. 2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung einer Rohrverbindung, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Reibschweißung zunächst zwei zylinderformige Körper zusammengefügt werden, die anschließend z.B. durch eine spanabhebende Bearbeitung ausgebohrt werden.2. The method according to claim 1 for producing a pipe connection, characterized in that first two cylindrical bodies are joined together by means of friction welding, which then e.g. be drilled out by machining. 3. Rohrverbindungsstück gefertigt gemäß einem Verfahren nach3. Pipe connector manufactured according to a method • Anspruch 1 oder 2, bestehend aus zwei· mit ihren geometrischen Außenabmessungen einander entsprechenden Anschweißstücken aus den zu verbindenden Materialien, gekennzeichnet durch eine Reibschweißnaht (3) zwischen den zu verbindenden Anschweißstücken (1, 2).• Claim 1 or 2, consisting of two · with their geometric External dimensions corresponding weld-on pieces made of the materials to be connected, characterized by a friction weld (3) between the welded pieces to be connected (1, 2). 709828/0372709828/0372
DE2559129A 1975-12-30 1975-12-30 Process for welding materials that are difficult to weld due to external heating Withdrawn DE2559129B2 (en)

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JP16086976A JPS5289546A (en) 1975-12-30 1976-12-28 Process for welding materials difficult to be welded by heating from outside
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SE7614691A SE7614691L (en) 1975-12-30 1976-12-29 PROCEDURE FOR WELDING BY EXTERNAL HEATING RESPONSIBLE WELDING MATERIAL
FR7639615A FR2337006A1 (en) 1975-12-30 1976-12-30 Welding of incompatible materials through intermediate element - produced by friction welding the materials to form intermediate element for conventional welding

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4946304A (en) * 1984-10-13 1990-08-07 The Pfaudler Companies, Inc. Weld joint
US6044821A (en) * 1998-11-19 2000-04-04 Cummins Engine Company, Inc. Durable cylinder liner and method of making the liner
US7967182B2 (en) * 2007-03-29 2011-06-28 Fukui Prefectural Government Dissimilar metal joint product and joining method therefor
DE102010001329A1 (en) * 2010-01-28 2011-08-18 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG, 15827 Method for welding rotor disc of axial fluid flow machine e.g. gas turbine, involves checking quality of friction weld between intermediate elements, and welding intermediate elements with respective rotor discs

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FR2337006A1 (en) 1977-07-29
JPS5289546A (en) 1977-07-27
SE7614691L (en) 1977-07-01
FR2337006B3 (en) 1979-09-07

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