DE2706380C3 - Method of making multilayer casings - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von mehrschichtigen Hüllen, bei welchem ein dünnes Blech zu einer Rolle gewickelt, die Blechenden an die unmittelbar daran anliegenden Schichten der Rolle angeschweißt und die Schichten durch Schweißen verbunden werden.The invention relates to a method for producing multilayer casings, in which a thin sheet metal wound into a roll, the sheet metal ends to the directly adjacent layers of the Roll welded on and the layers are connected by welding.
Die Erfindung befaßt sich allgemein mit der Technologie zur Herstellung von mehrschichtigen Hüllen und kann bei der Produktion von Schüssen, Rohren, Druckgefäßen und Trommeln aus Blech angewandt werden.The invention relates generally to the technology for making multilayer Sheaths and can be used in the production of shots, pipes, pressure vessels and drums from sheet metal can be applied.
Bekannt ist ein Verfahren zum Herstellen von mehrschichtigen Rohren durch Zusammenwickeln eines dünnen Blechs zu einer Rolle mit darauffolgendem Zuschweißen seines Anfangs und Endes an die daran anliegenden Schichten (z.B. GB 9 00 664 und UdSSR-Urheberschein Nr. 81 464, Int. Cl. B 21 D 51/24).There is known a method of manufacturing multilayer pipes by winding one together thin sheet metal to form a roll with subsequent welding of its start and end to those on it adjacent layers (e.g. GB 9 00 664 and USSR copyright license No. 81 464, Int. Cl. B 21 D 51/24).
Die bei der Verwendung und bei der Druckprobe der auf die angegebene Weise hergestellten Rohre gewonnenen praktischen Erfahrungen zeigen, daß deren Zerstörung in der Regel in der an der Überlappungsschicht anliegenden Schicht im Bereich neben der Kante des Blechendes auftritt. Das ist durch die ungleichmäßige Verteilung der Verformungen über die Blechlänge bedingt. Die ungleichmäßige Verteilung der Verformungen ist darauf zurückzuführen, daß zwischen den äußeren Schichten des Rohres die Reibung bedeutend geringer als zwischen den inneren Schichten ist, so daß praktisch die letzteren alle zusammen verformt werden, während die äußeren Schichten einzeln verformt werden. Ferner entsteht im Bereich der Überlappungsnaht, wo sich die die tangentiale Beanspruchung aufnehmende Schnittfläche tatsächlich um das Zweifache ändert, eine Zone erhöhter Konzentration der tangentialen Beanspruchungen, die zur Bildung des Verformungszapfens und zum Bruch der Schicht führen.The obtained from the use and from the pressure test of the pipes manufactured in the specified manner Practical experience shows that their destruction usually occurs in the layer adjacent to the overlap layer in the area next to the edge the end of the sheet occurs. This is due to the uneven distribution of the deformations over the length of the sheet conditional. The uneven distribution of the deformations is due to the fact that between the outer layers of the pipe the friction is significantly less than between the inner layers, so that practically the latter are all deformed together, while the outer layers are deformed individually will. Furthermore, in the area of the overlap seam, where the tangential stress occurs absorbing cut area actually changes by two times, a zone of increased concentration of the tangential stresses that lead to the formation of the deformation pin and the breakage of the layer.
Durch den angegebenen Nachteil wird die konstruktive Festigkeit des Rohrs wesentlich vermindert, so daß zur Gewährleistung der erforderlichen Zuverlässigkeil die Anzahl von Lagen in der Rolle gesteigert werden muß und folglich der Materialbedarf steigt.Due to the specified disadvantage, the structural strength of the pipe is significantly reduced, so that to ensure the required reliability wedge, the number of layers in the roll can be increased must and consequently the material requirement increases.
Mehrmals wurden Versuche vorgenommen, die Festigkeit von mehrschichtigen Mantelschüssen zu erhöhen und den Materialbedarf zu verringern. Bekannt ist insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Gefäßen (US 38 71 313), bei dem zur Steigerung der Festigkeit eine Ringschweißnaht /ür die ganze Wandstärke im Mantelschuß vorgesehen istSeveral attempts have been made to increase the strength of multilayer jacket shots increase and reduce material requirements. In particular, a method for producing multilayer vessels (US 38 71 313), in which a ring weld seam / ür the entire wall thickness is provided in the jacket section
Die Ausführung der Ringschweißnaht in der Mantelschußwand hat zweifellos zur Erhöhung der konstruktiven Festigkeit des Erzeugnisses beigetragen, ist aber bei der Herstellung von Erzeugnissen mit großer Länge, z. B. von Rohren, nicht fertigungsgerecht Dies ist darauf zurückzuführen, daß im gefährlichsten Querschnitt, d. h. in der Überlappungsschicht, die Ringschweißnaht die tangentiale Beanspruchung nur durch ihren Querschnitt aufnimmt. Zur Gewährleistung einer ausreichenden Festigkeit sind folglich Ringschweißnähte in großer Anzahl erfordedich. Die große Anzahl von Ringschweißnähten vermindert natürlich die Festigkeit der Mantelschußwände in der Längsrichtung.The execution of the ring weld seam in the jacket section wall undoubtedly has to increase the constructive Strength of the product contributed, but is used in the manufacture of products of great length, z. B. of pipes, not suitable for production. This is due to the fact that in the most dangerous cross-section, i. H. in the overlap layer, the ring weld, the tangential stress only through its cross-section records. To ensure sufficient strength, ring welds are therefore large Number required you. The large number of ring welds naturally reduces the strength of the Jacket shot walls in the longitudinal direction.
Die wirkungsvollste technische Lösung, die die ausreichend hohe Festigkeit des Mantelschusses sowohl in der tangentialen als auch in der Längsrichtung sichert, dürfte das in der JP-PS 4 77 603 beschriebene Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen Druckzylinders sein. Dem angegebenen Verfahren gemäß wird der Zylindermantelschuß durch Zusammenwickeln des dünner. Blechs zur Rolle mit hintereinanderfolgendem Anschweißen der Blechenden an die unmittelbar daran anliegenden Schichten der Rolle gefertigt. Weiterhin werden während des Zusammenwickeins des Blechs sämtliche benachbarten Schichten der Rolle miteinander verbunden, indem jede nachfolgende Lage an die vorangehende angeschweißt wird.The most effective technical solution that the sufficiently high strength of the jacket weft both Secures in the tangential as well as in the longitudinal direction, the method described in JP-PS 4 77 603 is likely for making a multilayer printing cylinder. According to the specified procedure, the Cylinder barrel shot by winding the thinner. Sheet to roll with consecutive Welding the sheet metal ends to the directly adjacent layers of the roll made. Farther During the winding of the sheet metal, all adjacent layers of the roll become one with the other connected by welding each subsequent layer to the previous one.
Das angegebene Verfahren hat neben zweifellosen Vorteilen auch Nachteile. Die erforderlichen Schweißmaßnahmen nach der Aufwicklung jeder Lage beeinträchtigen insbesondere die Leistungsfähigkeit des Prozesses. Bei der Herstellung von sehr hochwertigen Erzeugnissen, wie Mantelschüssen für Druckgefäße, wo eine hohe Verbindungssicherheit erforderlich ist, muß jede Schweißnaht nach ihrer Bildung auch durch eines der bekannten Verfahren der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, z. B. mit Hilfe von Ultraschall, Röntgenstrahlung u. ä., kontrolliert werden. Es ist unverkennbar, daß eine mehrmalige Wiederholung der Kontrollmaßnahmen während des Zusammenwickeins der Rolle die Leistungsfähigkeit des Prozesses ebenfalls vermindert und die Möglichkeiten seiner Verwendung bei Fließfertigung derartiger Erzeugnisse, wie Rohre mit großem Durchmesser, wesentlich begrenzt.In addition to undoubted advantages, the specified method also has disadvantages. The necessary welding measures after winding up each layer particularly affect the performance of the Process. In the production of very high quality products, such as jackets for pressure vessels, where A high connection security is required, each weld seam must also by one after its formation the known methods of non-destructive testing, e.g. B. with the help of ultrasound, X-rays and the like. It is unmistakable that the control measures have been repeated several times process efficiency also degrades during the coiling of the roll and the possibilities of its use in the flow production of such products as pipes with large Diameter, substantially limited.
Die große Anzahl von Schweißnähten zwischen den Mantelschußschichten verhindert schließlich ein dichtes Aufwickeln der Rolle, woraus die ungünstige Verteilung von Innenspannungen im Blechwerkstoff resultiert.The large number of weld seams between the casing weft layers ultimately prevents a tight one Winding up of the roll, which results in the unfavorable distribution of internal stresses in the sheet material.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein leistungsfähigeres Verfahren zum Herstellen von mehrschichtigen Mantelschüssen zu schaffen, bei dem der Arbeitsgang zur Verbindung der aneinanderliegenden Schichten der Rolle einmalig ohne Beeinträchtigung der Festigkeit des Erzeugnisses und mit geringerem Arbeitsaufwand ausgeführt wird.The invention is based on the object of a more efficient method for producing to create multilayer jacket shots, in which the operation to connect the adjacent Laying the roll once without affecting the strength of the product and with less Workload is carried out.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß das Verbinden der Schichten nach der Beendigung des Zusammenwickeins der Rolle durch Durchschmelzen von mindestens drei an der Überlappungsschicht anliegenden Schichten längs einer derThe object set is achieved in that, in a method of the type described above according to the invention by joining the layers after the completion of the coiling of the roll Melting through of at least three layers adjacent to the overlap layer along one of the
Kante des Blechendes äquidistanten Linie vorgenommen wird.Edge of the end of the sheet is made equidistant line.
Die Vorteile des neuen Verfahrens im Vergleich mit dem bekannten Stand der Technik bestehen darin, daß das einmalige Durchschmelzen der oberen Schichten nach dem Aufwickeln der Rolle ein kontinuierliches Zusammenwickeln des Blechs ermöglicht und die Leistungsfähigkeit mehrmals steigert, wobei zugleich ausreichende konstruktive Festigkeit des Erzeugnisses erreicht wird, weil die Durchschmelzungsnaht im gefährlichsten Querschnitt des Blechs gebildet wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß zur Kontrolle der Nahtgüte nur ein Arbeitsgang am Ende des technologischen Prozesses ausreicht, was den Forderungen der Fließfertigung vollkommen entspricht. Ferner gewährleistet diese Technologie ein ausreichend dichtes Aufwickeln der Rolle, was vorher durch eine große Anzahl von Schweißnähten zwischen den Schichten verhindert wurde. Dieser Umstand trägt zur gleichmäßigeren Verteilung der Innenspannungen im Werkstoff des Blechs bei und begünstigt die konstruktive Festigkeit der Erzeugnisse.The advantages of the new method in comparison with the known prior art are that the one-time melting through of the upper layers after winding the roll is a continuous one Rolling together the sheet allows and increases the performance several times, with at the same time Sufficient structural strength of the product is achieved because the fusion seam in the most dangerous cross-section of the sheet is formed. Another advantage is that to control the Seam quality only one work step at the end of the technological process is sufficient, which meets the requirements of the Flow production corresponds perfectly. Furthermore, this technology ensures a sufficiently tight Winding up the roll, which was previously done by a large number of welds between the layers was prevented. This fact contributes to a more even distribution of the internal stresses in the material of the sheet metal and promotes the structural strength of the products.
Eine bevorzugte Modifikation des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß das Durchschmelzen unmittelbar längs der Kante des Blechendes vorgenommen wird, wobei es zugleich durch eine Überlappungsnaht zugeschweißt wird. Dies gestattet die Vereinigung der Arbeitsgänge zur Verbindung der benachbarten Schichten und die Befestigung des Blechendes, was ebenfalls zur Steigerung der Leistung des technologisehen Prozesses beiträgt.A preferred modification of the method according to the invention is that the melting through is made directly along the edge of the end of the sheet metal, at the same time being welded shut by an overlap seam. This allows the union the operations to join the adjacent layers and the fastening of the sheet metal end, what also contributes to increasing the performance of the technological process.
Als besonders günstig hat sich erwiesen, das Durchschmelzen und das Bilden der Überlappungsnaht in einem Schweißband durch zwei gespreizte Lichtbogen durchzuführen, von denen der eine im Schutzgasmedium und der andere unter Flußmittel brennt. Bei derartiger technologischer Lösung wird, wie es festgestellt wurde, die beste Güte der Erzeugnisse gewährleistet.Melting through and forming the overlap seam has proven to be particularly beneficial to be carried out in a sweatband through two spread arcs, one of which is in the protective gas medium and the other is burning under flux. With such a technological solution, like it was found to guarantee the best quality of the products.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend anhand der beschriebenen Ausführungsbeispiele und von Figuren näher erläutert. Es zeigtThe method according to the invention is explained below with reference to the exemplary embodiments described and explained in more detail by figures. It shows
Fig. 1 das auf eine Antriebstrommel aufgewickelte Halbzeug einer mehrschichtigen Hülle zur Herstellung eines Mantelschusses unter der Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens,1 shows the semi-finished product of a multilayer casing for production, wound onto a drive drum a jacket shot using the method according to the invention,
Fig.2 eine andere Ausführungsvariante, die analog der in Fig. 1 gezeigten ist und eine gleichzeitige Erfüllung der Arbeitsgänge zum Durchschmelzen der Schichten und Befestigen des Überlappungsendes der Rolle vorsieht.FIG. 2 shows another embodiment variant which is analogous to that shown in FIG. 1 and a simultaneous one Performing the operations of melting through the layers and securing the lap end of the Role provides.
In Fig. I ist das Halbzeug eines Mantelschusses in Form einer mehrschichtigen Rolle 1 dargestellt. Die Rolle 1 ist aus einem dünnen Blech gebildet, das auf eine Antriebstrommel 2 aufgewickelt ist. Das innere Ende 3 der Rolle 1 ist längs den Stirnkanten mittels einer Schweißnaht 4 an den benachbarten inneren Schicht 5 der Rolle 1 befestigt. Das andere Ende, das Überlappungsende 6 der Rolle 1, ist an der benachbarten oberen Schicht 7 der Rolle 1 mittels einer Schweißnaht 8 befestigt, die längs des·;. Kante 9 geführt ist. Die Schichten 7, 10 und 11 sind durch eine Schweißnaht 12 längs einer zur Kante 9 des Überlappungsendes 6 der Rolle 1 äquidistant verlaufenden Linie 13 miteinander verbunden.In Fig. I the semi-finished product of a shell shot in the form of a multi-layer roll 1 is shown. the Roller 1 is formed from a thin sheet metal that is wound onto a drive drum 2. The inner end 3 the roll 1 is attached to the adjacent inner layer 5 along the front edges by means of a weld 4 the roller 1 attached. The other end, the overlap end 6 of the roll 1, is on the adjacent upper one Layer 7 of the roll 1 attached by means of a weld 8 running along the · ;. Edge 9 is guided. the Layers 7, 10 and 11 are joined by a weld 12 along one of the edges 9 of the overlap end 6 of the Roller 1 equidistant line 13 connected to one another.
Die Herstellung des oben beschriebenen Erzeugnisses unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens geht wie folgt vor sich.The manufacture of the product described above using the method according to the invention goes as follows.
Das erfindungsgemaße Verfahren schließt die folgenden Arbeitsgänge ein: Das Formen einer Hülle durch Zusammenwickeln eines dünnen Blechs in eine Rolle 1, das Befestigen des einen Endes 3 des Blechs an der benachbarten inneren Schicht 5 der Rolle 1, das Verbinden der Schichten 7, 10 und 11 der Rolle 1 und das Befestigen des Überlappungsendes 6 an der benachbarten oberen Schicht 7 der Rolle 1.The method of the present invention includes the following Operations a: forming a shell by winding a thin sheet of metal into a roll 1, attaching one end 3 of the sheet metal to the adjacent inner layer 5 of the roll 1, the Joining layers 7, 10 and 11 of roll 1 and attaching lap end 6 to the adjacent upper layer 7 of the roll 1.
Das Formen der Hülle erfolgt an der Trommel 2. Zu diesem Zweck wird die Trommel 2 angetrieben und das erste Ende 3 des dünnen Stahlblechs zugeführt, das als Ausgangshalbzeug dient. Nachdem auf der Trommel 2 die ersten anderthalb Lagen gebildet sind, stellt man das Drehen der Trommel 2 und das Aufwickeln des Blechs ein. Das Ende 3 wird an der benachbarten inneren Schicht 5 der Rolle 1 befestigt, indem längs der Stirnkante eine Schweißnaht 4 gebildet wird.The casing is shaped on the drum 2. For this purpose, the drum 2 is driven and the first end 3 of the thin steel sheet, which serves as the starting semi-finished product, is fed. After the first one and a half layers have been formed on the drum 2, the rotation of the drum 2 and the winding of the sheet metal are stopped. The end 3 is attached to the adjacent inner layer 5 of the roll 1 by forming a weld 4 along the front edge.
Dann versetzt man die Trommel 2 wieder in Drehung, und auf die durch die innere Schicht 5 gebildete Kontur wird die erforderliche Anzahl von Schichten des dünnen Stahlblechs aufgewickelt Nach beendetem Aufwickeln wird die Trommel 2 eingestellt und das Überlappungsende 6 an der benachbarten oberen Schicht 7 der Rolle 1 befestigt. Das Befestigen des Überlappungsendes 6 erfolgt durch Formung längs dessen Kante 9 einer Schweißnaht 8. Die unmittelbar an dem Überlappungsende 6 anliegenden oberen Schichten 7, 10 und 11 der Rolle 1 verbindet man miteinander durch Durchschmelzen und Formen einer Schweißnaht 12 längs einer Linie 13, die zur Kante 9 äquidistant verläuft. Die Reihenfolge der Operationen, wie Befestigung des Überlappungsendes 6 der Rolle 1 und Durchschmelzen der Schichten 7, 10 und 11, kann geändert werden ohne Beeinträchtigung des Hauptvorteils des erfindungsgemäßen Verfahrens der Verminderung des Arbeitsaufwandes bei Verbindung der Schichten und Erhöhung der Leistungsfähigkeit im Vergleich zu dem bekannten Stand der Technik.Then the drum 2 is set in rotation again, and on the contour formed by the inner layer 5 the required number of layers of the thin steel sheet is wound up. After winding is completed the drum 2 is adjusted and the overlap end 6 on the adjacent top layer 7 of the roll 1 attached. The attachment of the overlap end 6 is done by molding along the edge 9 of a Weld seam 8. The upper layers 7, 10 and 11 of the directly adjacent to the overlap end 6 Roll 1 is connected to one another by melting through and forming a weld seam 12 along a line 13, which runs equidistant from the edge 9. The order of operations, such as fastening the lap end 6 of roll 1 and melting through of layers 7, 10 and 11, can be changed without impairment the main advantage of the method according to the invention of reducing the amount of work involved in connection the layers and increase the performance compared to the known prior art.
Nach Beendigung des Aufwickeins der Rolle 1 kann zunächst der Arbeitsgang zum Durchschmelzen der Schichten 7, 10 und 11 vorgenommen und dann die Operation der Formung der Schweißnaht 8 zur Befestigung des Überlappungsendes 6 an der Schicht 7 durchgeführt werden, was sich auf den Arbeits- und Zeitaufwand, der für das Durchschmelzen nötig ist, nicht auswirkt.After completion of the winding up of the roll 1, the operation for melting through the Layers 7, 10 and 11 are made and then the operation of forming the weld 8 for Attachment of the lap end 6 to the layer 7 can be carried out, which affects the working and Time required for melting through does not affect.
Nach Ausführung der beschriebenen Arbeitsgänge wird die Rolle 1 von der Trommel 2 weggenommen, und man schweißt das Ende 3 des Blechs an die benachbarte innere Schicht 5 an, indem eine Schweißnaht 14 längs der Kante 15 gebildet wird.After performing the operations described, the roll 1 is removed from the drum 2, and the end 3 of the sheet is welded to the adjacent inner layer 5 by making a weld 14 longitudinally the edge 15 is formed.
Analogerweise können die Mantelschüsse von Gehäuseteilen, Rohren und anderen ähnlichen Erzeugnissen hergestellt werden.Analogously, the jacket sections of housing parts, pipes and other similar products getting produced.
Der Vorteil des beschriebenen Verfahrens im Vergleich mit dem bekannten Stand der Technik besteht darin, daß das einmalige Durchschmelzen der oberen Schichten nach dem Aufwickeln der Rolle ein kontinuierliches Zusammenwickeln des Blechs ermöglicht und gestattet, die Leistungsfähigkeit mehrmals zu steigern, wobei zugleich ausreichende konstruktive Festigkeit des Erzeugnisses erreicht wird, weil die Durchschmelznaht im gefährlichsten Querschnitt des Blechs gebildet wird. Die Steigerung der Leistung ist reiter dadurch bedingt, daß zur Kontrolle der Nahtgüte nur ein Arbeitsgang am Ende des technologischen Prozesses ausreichend ist. Darüber hinaus gewährleistet die angegebene Technologie ein ausreichend dichtes Aufwickeln der Rolle, was früher durch eine großeThe advantage of the method described is in comparison with the known prior art in that the one-time melting through of the upper layers after winding the roll Continuous winding of the sheet enables and allows the capacity to be repeated several times increase, while at the same time sufficient structural strength of the product is achieved because the Fused seam is formed in the most dangerous cross-section of the sheet. The increase in performance is reiter due to the fact that to control the seam quality only one work step at the end of the technological Process is sufficient. In addition, the specified technology ensures a sufficiently dense Winding up the roll what used to be by a large
Anzahl von Schweißnähten zwischen den Schichten verhindert wurde. Dieser Umstand begünstigt die konstruktive Festigkeit der Erzeugnisse.Number of welds between layers was prevented. This fact favors the constructive strength of the products.
Die Vereinigung der Arbeitsgänge zur Verbindung der benachbarten Schichten der Rolle und das Befestigen am Blechende gestattet weiter die Leistung des technologischen Prozesses zu steigern. Dabei wird die höchste Güle der angegebenen Arbeitsgänge dann erreicht, wenn das Durchschmelzen und Bilden der Überlappungsnaht durch zwei gespreizte Lichtbogen in einem Schweißband geführt wird, von denen der eine im Schutzgasmedium und der andere unter Flußmittel brennt.The union of the operations to connect the adjacent layers of the role and that Attachment to the end of the sheet further increases the efficiency of the technological process. It will the highest level of the specified operations is reached when the melting and formation of the Overlap seam is passed through two spread arcs in a sweatband, one of which is im Protective gas medium and the other burns under flux.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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