DE2741309A1

DE2741309A1 - Verfahren zur herstellung eines behaelters, insbesondere getraenkebehaelters

Info

Publication number: DE2741309A1
Application number: DE19772741309
Authority: DE
Inventors: Gordon Grenville Edmund Arnold; Roger Grimes; Derek Clifford Martin
Original assignee: British Aluminum Co Ltd
Current assignee: British Aluminum Co Ltd
Priority date: 1976-09-15
Filing date: 1977-09-14
Publication date: 1978-03-16
Also published as: IE45588L; BE858711A; FR2364713A1; IE45588B1; GB1546849A

Description

The British Aluminium Co. Ltd. 37/41

Verfahren zur Herstellung eines Behälters, insbesondere Getränkebehälters

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbehälters, insbesondere Getränkebehälters, mit aus unterschiedlichen Metallblechwerkstoffen gebildeten Innen- und Außenteilen.

Für das Einfüllen von Bier oder anderer Getränke, wie z. B. Apfelmost und bestimmter kohlensäurehaltiger Getränke, ist rostfreier Stahl vorteilhaft, weil er gegen Korrosionsangriffe durch das Getränk widerstandsfähig ist, dem Getränk keinen Geschmack verleiht und nicht von den in Brauereien verwendeten Reinigungsmitteln angegriffen wird. Als Werkstoff für die Behälterherstellung besitzt rostfreier Stahl jedoch die Nachteile, teurer und wesentlich schwerer zu sein als z. B. Aluminium. Aus diesen Gründen werden viele Bierbehälter aus Aluminium hergestellt, welches zufrieden stellende Korrosionsfestigkeit und günstigen Preis mit ge ringem Gewicht vereinigt, so daß die Transportkosten verringert werden. Auch bei Aluminiumbehältern werden gewöhnlich einige Maßnahmen für einen zusätzlichen Schutz des Metalls vorgesehen. Diese Maßnahmen umfassen die Aus kleidung mit reinem Metall, das Eloxieren, die chemische Vorbehandlung, das Lackieren oder Beschichten mit organischen Polymeren.

Wenn Bierbehälter in großer Anzahl benötigt werden, besteht eine für deren Herstellung geeignete Methoden darin, Hohlkörper durch Tiefziehen aus Blechronden herzustellen

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und dann solche Hohlkörper paarweise durch Schweißen so zu verbinden, daß Behälter von Faßform entstehen. Dieses Herstellungsverfahren ist gut geeignet für die Produktion von Aluminiumfässern, weil die Tiefziehkräfte verhältnismäßig gering und wesentlich kleiner als bei rostfreiem Stahl sind. Behälter aus dem zuletzt genannten Werkstoff werden daher oft arbeitsintensiver durch Blechwalζ formung und Schweißen hergestellt.

Es sind bereits verschiedene Anstrengungen unternommen worden, um das geringe Gewicht und die niedrigen Kosten von Aluminium mit der hohen Korrosionsbeständigkeit rostfreien Stahls zu vereinigen. So ist z. B. ein doppelwandiger Behälter bekannt (GB-PS 1 374 977), der einen inneren dünnwandigen Behälter aus rostfreiem Stahl besitzt, welcher durch einen äußeren starren Behälter aus Aluminium umgeben ist, wobei sowohl der innere als auch der äußere Behälter durch Tiefziehen und Schweißen hergestellt sind. Der Innenbehälter wird dann an die Form des Außenbehälters durch Anwendung eines Innendrucks angepaßt. Die Herstellung von Verbundbehältern dieser Art ist jedoch zeitaufwendig und teuer. Darüber hinaus ergaben sich in einigen Fällen Schwierigkeiten durch inneres Zusammenfallen der Auskleidung aus rostfreiem Stahl während der Reinigung, bei welcher die Kondensation von Wasserdampf zur Bildung eines partiellen Vakuums im verschlossenen Faß geführt hat. Ein anderes Verfahren zur Herstellung von Verbundbehältern besteht darin, daß mit rostfreiem Stahl beschichtete Aluminiumstreifen tiefgezogen werden, die ihrerseits durch ein vorausgehendes Aufwalzverfahren hergestellt sind. Derartige durch Aufwalzen verbundene Werkstoffe sind jedoch teuer, aber wichtiger ist noch, daß der rostfreie Stahl in einem kalt verarbeiteten Zustand

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nach dem Aufwalzarbeitsschritt verbleibt, wobei eine Glühbehandlung wegen des geringen Schmelzpunktes des Aluminiums ausgeschlossen ist. Aus diesen Gründen können Schwierigkeiten beim Tiefziehen eintreten, weil der rostfreie Stahl nicht in den richtigen Zustand für diese Art von Verformungsverfahren gebracht werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbehälters bereitzustellen, bei welchem die vorerwähnten Schwierigkeiten nicht auftreten und welches die Herstellung leichter, korrosionsbeständiger und billiger Behälter gestattet.

Die gestellte Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren der eingangs bezeichneten Gattung dadurch gelöst, daß man zwei aus den unterschiedlichen Werkstoffen bestehende PIa tinen aufeinanderlegt, aus beiden Platinen gleichzeitig einen Hohlkörper tiefzieht, zwei dieser Hohlkörper, von denen mindestens einer eine öffnung für den Austritt von Gasen aufweist, fluchtend zusammensetzt und getrennt die Kanten der Innenteile und die Kanten der Außenteile mit einander verschweißt.

Hierbei ist es von Vorteil, wenn man die Kanten der Hohlkörper zur Freilegung der Innen- und Außenteile und zum Erleichtern des Schweißens vor dem Schweißen bearbeitet, wobei diese Kanten vorzugsweise zur Eildung einer Umfangsnut bei fluchtend zusammengesetzten Hohlkörpern abgeschrägt werden. Alternativ kann vorgesehen sein, daß man die Kanten der Innenteile über die Kanten der Außenteile vorstehen läßt.

Nach einer anderen Ausführungsform des Verfahrens wird so gearbeitet, daß man für die Formung des Innenteils eine

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Platine verwendet, die größer ist als die Platine für das Außenteil, so daß nach dem Tiefziehen die Kante des Innenteils über die Kante des Außenteils vorsteht. Gewünschtenfalls kann das Verfahren aber auch so geführt werden, daß man aus zwei aufeinandergelegten aus den beiden unterschiedlichen Werkstoffen bestehenden Blechen eine mindestens an den Kanten verbundene Verbundplatine preßt, wobei eine weitere Verbindung zwischen den Teilen während des Tiefziehens herbeigeführt wird.

Bei einer alternativen Verfahrens führung ist vorgesehen, daß man die miteinander im Eingriff stehenden Oberflächen der Platinen für die Innen- und Außenteile zur Vergrößerung der Verbindung zwischen den Teilen entfettet und aufrauht.

Das Verfahren läßt sich mit Vorteil aber auch so führen, daß man vor Anfertigung der Platinen die miteinander eingreifenden Oberflächen der Bleche zur Vergrößerung sowohl der Verbindung der Kanten der Verbundplatine als auch der Verbindung zwischen den Teilen entfettet und aufrauht.

Besonders vorteilhafte Ergebnisse werden erzielt, wenn man für das Innenteil einen rostfreien Stahl und für das Außenteil eine Aluminiumlegierung verwendet, wobei man zweckmäßig einen rostfreien Stahl, der vor dem Tiefziehen eine Dicke zwischen 0,2 und 1,0 mm, vorzugsweise 0,2 bis 0,4 mm, besitzt, und eine Aluminiumlegierung, deren Dicke zwischen 2,0 und 3,0 mm beträgt, verwendet.

Der Verbundbehälter kann in Weiterführung des Erfindungsgedankens einer künstlichen Alterung durch Wärmebehandlung unterzogen werden. Das Verfahren kann so geführt werden, daß man eine vor dem Tiefziehen lösungsgeglühte und natür-

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lieh gealterte Aluminiumlegierung verwendet, und daß man auf die sich berührenden Oberflächen der Platinen einen wärmehärtenden Kleber aufträgt und diesen wärmehärtet, vorzugsweise während einer Wärmebehandlung zur künstlichen Alterung.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Beispiele darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung des Tiefziehvorganges, aus welcher eine Werkzeuganord

nung und ein teilweise gezogener Gegenstand ersichtlich ist, und

Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines fertiggestellten Behälters, hergestellt durch

Verschweißen von zwei tiefgezogenen Kör

pern.

Fig. 1 zeigt schematisch einen allgemein mit der Bezugszahl 1 bezeichneten Hohlkörper, der durch eine Matrize 2 aus einer Verbundplatine bestehend aus Aluminiumlegierung und rostfreiem Stahl tiefge zogen wurde. Die Verbundplatine wird an der Matrize 2 durch einen Niederhalter 3 festgehalten, und der Tiefziehvorgang wird durch Aufwärtsbewegung eines Stempels 4 durchgeführt.

In diesem Fall besitzt die Verbundplatine eine kreisförmige Gestalt und ist simultan gepreßt aus Blechen, die aus Aluminiumlegierung und rostfreiem Stahl bestehen, so daß eine Verbindung mindestens an den Kanten 5 der Platinen erzielt wurde. Gewünschtenfalls können die aufeinan-

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derliegenden Oberflächen der Platinen entfettet und leicht geätzt oder auf andere Weise mechanisch aufgerauht sein, so daß während des Tiefziehvorganges eine Verbindung zwischen der Aluminiumlegierung und dem rostfreien Stahl eintritt. Falls gewünscht, können die Außenflächen der Verbundplatine in bekannter Weise geschmiert sein.

Beim Tiefziehen gleiten die Flansche 6 der Platinen nach und nach durch die Matrize, so daß im wesentlichen keine Flansche verbleiben nachdem der Hohlkörper gezogen worden ist. In diesem Falle sind die Kanten des rostfreien Stahls im wesentlichen glatt, aber die Kante der Aluminiumlegierung kann in bekannter Weise kleine "Ohren" aufweisen.

Fig. 2 stellt einen Behälter in Faßform dar, der aus zwei Körpern hergestellt wurde, die durch das in Verbindung mit Fig. 1 vorstehend beschriebene Verfahren erzeugt worden sind. Die aus rostfreiem Stahl bestehenden Teile 7 sind bei 8 miteinander verschweißt und die aus Aluminium bestehenden Teile 9 sind miteinander bei 10 verschweißt. Zuvor wurde in einem der Körper eine Öffnung 11 vorgesehen und darin eine Spundfassung (nicht dargestellt) eingesetzt. Die Öffnung 11 ist für das Entweichen von Gasen während der Schweißvorgänge wichtig. Die Teile 7 können von innen geschweißt sein, während die Teile 9 von außen geschweißt sind, jedoch können auch beide Teile von außen geschweißt werden, falls eine Öffnung 11 zu eng oder zu ungünstig plaziert sein sollte um Zugang zum Inneren des Behälters zwecks Durchführung eines Schweißvorganges zu ermöglichen.

In einer alternativen Verfahrensführung für die Formung der Hohlkörper gemäß Fig. 1 werden Platinen aus Aluminium-

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legierung und rostfreiem Stahl verwendet, die eine unterschiedliche Größe aufweisen, wobei der Durchmesser der Platine aus rostfreiem Stahl größer ist.

Bei einer derartigen Verfahrensdurchführung steht im Hinblick auf das Durchziehen des Flansches 6 des Hohlkörpers das Teil 7 aus rostfreiem Stahl auswärts über das Teil 9 aus Aluminium oder Aluminiumlegierung vor. Dieses erleichtert die Schweißung des rostfreien Stahls. Irgendwelche an der Aluminiumlegierung entstandene "Ohren" können abgeschnitten werden, oder wenn sie klein genug sind in die Schweißnaht eingearbeitet werden.

Gewöhnlich erfordern die für Bier- oder Getränkebehälter verwendeten Aluminiumlegierungen Hochtemperatur-Wärmebehandlungen (über 500 ⁰C) nach ihrer Verarbeitung, um ihre optimalen mechanischen Eigenschaften zu erhalten, was die Verwendung normaler Kleber für die Verbindung des rostfreien Stahls mit dem Aluminium ausschließt.

Falls jedoch eine Aluminiumlegierung im lösungsgeglühten und natürlich gealterten Zustand für die Herstellung des Verbundbehälters verwendet wird, kann ein normaler Kleber wie z. B. ein thermohärtender Harzkleber für den Verbindungsvorgang verwendet werden, da lediglich eine mäßig niedrige Temperatur zur Wärmebehandlung zwecks künstlicher Alterung erforderlich ist, um optimale Eigenschaften der Aluminiumlegierung zu erhalten und um den Kleber nach Fertigstellung des Behälters zu härten.

Der rostfreie Stahl kann eine Dicke zwischen 0,2 und 1,0 mm und vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,4 mm aufweisen, und die Aluminiumlegierung kann zwischen 2,0 und 3,0 mm dick sein.

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Wenn zwei Platinen aus getrennten Materialien verwendet werden, können diese gewünschtenfalls an einem oder mehreren Punkten am Umfang ihrer Kanten vereinigt werden, z. B. durch Verwendung von Klebern.

Auf die Außenfläche der äußeren Platine und die Innenfläche der inneren Platine können vor dem Tiefziehen Schmiermittel aufgebracht werden, aber es ist im allgemeinen unerwünscht, Schmiermittel oder Isoliermittel auf die sich berührenden Oberflächen der Verbundplatine aufzubringen.

Während des Tiefziehens ist die Verwendung verhältnismäßig kleiner Eintrittsradien notwendig, um die Verformung des rostfreien Stahls auf gewünschte Weise durchführen zu können. Bei großen Eintrittsradien kann eine Faltenbildung des rostfreien Stahls auftreten. Vorzugsweise wird der beim Tiefziehen benutzte Platinen-Niederhalter 3 durch hydraulische Mittel beaufschlagt. Federn oder Anordnungen zur Einhaltung eines konstanten Abstandes sind weniger geeignet.

Wie aus dem Vorstehenden hervorgeht, besitzt das erfindungsgemäße Verfahren für die Herstellung von Behältern eine Anzahl von hervorstechenden Eigenschaften. Das Verformungsverfahren ist billig, jedes Material kann der Platinenpresse in einem für das Tiefziehen optimalen Zustand zugeführt werden und ein Zusammenfallen der Innenauskleidung ist ausgeschlossen, weil der Einschluß von Luft zwischen den beiden Materialien durch den Tiefziehvorgang ausgeschlossen wird.

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Leerseite

Claims

EWALD OPPERMANN

PATENTANWALT 274101)3

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13. September 1977

Op/ef

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The British Aluminium
Company Limited
7 Baker Street
London W1M 1AB
England

Ansprüche

1.) Verfahren zur Herstellung eines Verbundbehälters,
insbesondere Getränkebehälters, mit aus unterschiedlichen Metallblechwerkstoffen gebildeten Innen- und Außenteilen, dadurch gekennzeichnet, daß man zwei aus den unterschiedliehen Werkstoffen bestehende Platinen aufeinanderlegt,
aus beiden Platinen gleichzeitig einen Hohlkörper tiefzieht, zwei dieser Hohlkörper, von denen mindestens einer eine Öffnung für den Austritt von Gasen aufweist, fluchtend zusammensetzt und getrennt die Kanten der Innenteile und die Kanten der Außenteile miteinander verschweißt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Kanten der Hohlkörper zur Freilegung der Innen- und Außenteile und zum Erleichtern des Schweißens vor dem Schweißen bearbeitet.

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3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten der Hohlkörper zur Bildung einer Umfangsnut bei fluchtend zusammengesetzten Hohlkörpern abgeschrägt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kanten der Innenteile über die Kanten der Außenteile vorstehen läßt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man für die Formung des Innenteils eine Platine verwendet, die größer ist als die Platine für das Außen teil, so daß nach dem Tiefziehen die Kante des Innenteils über die Kante des Außenteils vorsteht.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man aus zwei aufeinandergelegten aus den beiden unterschiedlichen Werkstoffen bestehenden Blechen eine mindestens an den Kanten verbundene Verbundplatine preßt.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen den Teilen während des Tiefziehens herbeigeführt wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die miteinander im Eingriff stehenden Oberflächen der Platinen für die Innen- und Außenteile zur Vergrößerung der Verbindung zwischen den Teilen entfettet und aufrauht.

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9. Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß man vor Anfertigung der Platinen die
miteinander eingreifenden Oberflächen der Bleche zur Vergrößerung sowohl der Verbindung der Kanten der Verbundplatine als auch der Verbindung zwischen den Teilen entfettet und aufrauht.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man für das Innenteil einen rostfreien Stahl und für das Außenteil eine Aluminiumlegierung verwendet.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man einen rostfreien Stahl, der vor dem Tiefziehen
eine Dicke zwischen 0,2 und 1,0 mm, vorzugsweise 0,2 bis 0,4 mm, besitzt, und ein Aluminium, dessen Dicke zwischen 2,0 und 3,0 mm beträgt, verwendet.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß man den Verbundbehälter zur künstlichen Alterung einer Wärmebehandlung unterzieht.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 10
bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man eine vor dem Tiefziehen lösungsgeglühte und natürlich gealterte Aluminiumlegierung verwendet, und daß man auf die sich berührenden Oberflächen der Platinen einen wärmehärtenden Kleber aufträgt und diesen wärmehärtet, vorzugsweise während einer Wärmebehandlung zur künstlichen Alterung.

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