DE3029959A1 - Methode zur verstaerkung einer titankonstruktion durch eine aus einem anderen metall bestehende stuetzkonstruktion - Google Patents

Description

Methode zur Verstärkung einer Titankonstruktion durch eine aus einem anderen Metall bestehende Stützkonstruktion.

Diese Erfindung betrifft eine Methode zum Verstärken einer Titankonstruktion, insbesondere einer Titanbehälterwand, durch eine Stützkonstruktion aus einem anderen Metall, wie zum Beispiel Aluminium, durch festes Verbinden der Stützkonstruktion mit der Titankonstruktion oder alternativ durch gegenseitiges Befestigen von Titan- und Aluminiummantel·

Titan wird heute allgemein für Konstruktionen eingesetzt, von denen gute Korrosionsbeständxgkeit oder ein günstiges Festigkeits-Gewichts-Verhältnis verlangt wird. Infolge des hohen Titanpreises ist man bestrebt, bei diesen Konstruktionen mit einer möglichst geringen Titanmenge auszukommen und die Bemessung genau durchzuführen. Zur Verringerung der Titanmenge in Titankonstruktionen hat man Stützkonstruktionen aus billigeren Metallen eingesetzt. Da es sich jedoch als äußerst schwierig erwiesen hat, andere Metalle an Titan anzuschweißen, mußten die besagten Stützkonstruktionen auf andere Weise, zum Beispiel durch Schrauben- oder Nietverbindung, an die Titankonstruktion

130011/0655

gefügt werden. Schrauben- und Nietverbindungen sind jedoch äußerst arbeitsaufwendig und erfordern besondere Befestigungslaschen oder dergleichen, so daß sich schließlich korrosionsanfällige Konstruktionen ergeben, die den Titankonstruktionen außerdem keine gleichmäßige Stütze geben.

Man hat bereits früher Titanelektroden mit einer Aluminiumstromschiene auch ohne Schraubenverbindung zusammengefügt. Dazu wurde an den durch die Zellenwand geführten Elektrodenschaft ein Aluminiumstück angegossen, welches dann wiederum z.B. über eine Schraubenverbindung an die Alu-Stromschiene angeschlossen wurde, wie im englischen Patent 1 127 484 dargelegt ist. Eine derartige Konstruktion erfordert, daß an die Titanelektrode laschenartige Teile angeformt sind, an die das Aluminium angegossen wird. Das Angießen der Laschenenden an das Aluminium ist außerdem ein schwieriger Arbeitsgang.

Man hat die Verbindung zwischen Stromschiene und Titananode auch in der Form hergestellt, daß man die Elektrode mit Bolzen an den im Inneren der Zelle befindlichen Anodenträgern befestigt. Diese Träger oder Stützen können durch Widerstandsschweißen in einem Gang an das Titan-Mantelteil und dieses wiederum an den Aluminiumleiter angeschlossen werden, vorausgesetzt daß das Aluminium eine Dicke von weniger als 3 mm hat, wie im englischen Patent 1 125 493 dargelegt ist. Die Schwäche dieser Lösung besteht vor allem darin, daß sie nicht für Konstruktionen in Frage kommt, die Aluminiumdicken über 3 mm erfordern.

Weiter hat man auch durch Explosions:fügen an ein anderes Metall gefügtes Titanblech- verwendet, jedoch sind das Aneinanderfügen dieser Bleche wie auch ihr Formen und die Herstellung der Durchführungen schwierig. Außerdem ist eine solche Kons.truktion teuer.

130011/0855

In der deutschen Offenlegungsschrift 26 03 626 ist eine andere Lösung zur Befestigung der Alu-Stromschiene am Titanmantelteil des Elektrolysenbehalters dargelegt, bei der ein Kupfer-, Aluminium-, Stahl- und Titanzapfen durch Reib- und Kondensatorbolzenschweißen am Titanmantelteil befestigt ist. Der Aluminiumzapfen kann dann in im Aluminiumblech befindliche Bohrungen eingeführt und ans Blech angeschweißt werden. Diese Konstruktion ist kompliziert und unwirtschaftlich und eignet sich lediglich für bestimmte Sonderzwecke.

Gemäß der deutschen Offenlegungsschrift 27 35 069 wird der Alu-Stromleiter an die Titanbodenplatte mit Hilfe geschmolzener Kontaktscheiben aus Verzinnungsmetall, die mit einer Ultraschallsonde vorverzinnt worden sind, gefügt. Dieses wie auch die anderen Lötverfahren gestalten sich schwierig, da sie Sondergeräte erfordern und das Löten im Vakuum oder in Schutzgas zu erfolgen hat, wo auch die Titanoxidhaut entfernt werden muß.

Mit der vorliegenden Erfindung soll somit eine wirtschaftliche, keine Spezialgeräte erfordernde, eine möglichst gute Stütze liefernde Methode zur Verstärkung von Titankonstruktionen geschaffen werden.

Die erfindungsgemäße Methode zur Verstärkung der Titankonstruktion mit einer Stützkonstruktion aus einem anderen Metall durch festes Verbinden dieser Stützkonstruktion mit der Titankonstruktion ist hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung der Stützkonstruktion an der Titankonstruktion entweder unmittelbar durch Schutzgasschweißen oder in der Form erfolgt, daß man zunächst Alu-Zusatzwerkstoff durch Schutzgasschweißen auf die Titankonstruktion aufträgt und an diesem dann die Stützkonstruktion auf herkömmliche Weise, zum Beispiel durch Schweißen oder Löten, befestigt.

130011/0655

Nach der Erfindung erfolgt das Befestigen der Stützkonstruktion an der Titankonstruktion vorzugsweise durch MIG- oder WIG-Schweißen. Als Stützkonstruktion können Versteifungen, Stützen oder Haftglieder aus Aluminium verwendet werden.

Mit der erfindungsgemäßen Methode läßt sich eine gute Abstützung der Titankonstruktion unter Vermeidung komplizierter Schrauben- oder Nietverbindungen herbeiführen, und die Stützkonstruktion kann ohne zusätzliche Anlaschungsteile unmittelbar an der Titankonstruktion befestigt werden. Die erfindungsgemäße Methode bietet somit die Möglichkeit, eine einfache, wartungsleichte und kostengünstige verstärkte Titankonstruktion herzustellen.

Nach der vorliegenden Erfindung wird die Stützkonstruktion durch Schutzgasschweißen, vorzugsweise durch MIG- oder WIG-Schweißen, direkt an der Titankonstruktion befestigt. Zugversuche an einem geschweißten Probestab ergaben, daß die Schweißnaht-Festigkeit der von Aluminium entspricht. Auch kann auf die Titankonstruktion oder einen Teil derselben zunächst Aluminium durch Schutzgasschweißen aufgetragen und die Stützkonstruktion an dieses dann auf herkömmliche Weise gefügt werden.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen eingehender beschrieben. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 die Teilansicht einer Titanbehälterwand mit erfindungsgemäß befestigter Versteifungsrippe im Schnitt;

Fig. 2 die Teilansicht einer anderen Titanbehälterwand -mit erfindungsgemäß befestigtem Verstärkungsblech im Schnitt;

Fig. 3 die Teilansicht eines Titanbehälter-Rohranschlusses mit erfindungsgemäß befestigtem Verstärkungsring im Schnitt;

130011/0655

Fig. 4 die Teilansicht eines Aluminiumbehälters mit erfindungsgemäß befestigter Titanauskleidung im Schnitt.

In Fig. 1 und 3 sind die Versteifungsrippe 2 und der Verstärkungsring 2 durch MIG- oder WIG-Schweißnaht 3 unmittelbar an die Titanbehälterwand 1 gefügt. Dadurch konnte der Titanbehälter mit bedeutend dünnerer Wand ausgeführt werden, die durch Versteifungs- oder Stützelemente aus billigerem Metall verstärkt ist.

In Fig. 2 ist gezeigt, daß zunächst Aluminium-Zusatzwerkstoff 3a durch Schutzgasschweißen dünn auf die Titankonstruktion 1 aufgetragen wird und an diesem aufgetragenen Aluminium 3a dann die Aluminium-Stützkonstruktion 2 auf herkömmliche Weise, etwa durch Schweißen 4 oder Löten erfolgt.

Die in Fig. 4 gezeigte Kontruktion wurde gemäß der Erfindung durch Anbringen von Löchern am Aluminiumbehälter 2 und Einziehen einer Titanauskleidung 1 in den Behälter 2 hergestellt, wobei die Titanauskleidung 1 über die Löcher an den Aluminiumbehälter 2 angeschweißt ist. Auf diese Weise kann der Titananteil der Konstruktion verringert werden.

13 00t1/0655

- S-

Leerseite

Claims (4)

1. Patentansprüche

   .' Methode zur Verstärkung einer Titankonstruktion (1) durch eine Stützkonstruktion (2) aus anderem Metall durch festes Verbinden der Stützkonstruktion mit der Titankonstruktion, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung der Stützkonstruktion (2) an der Titankonstruktion (1) entweder unmittelbar durch Schutzgasschwexßen (3) (Fig. 1) insbesondere Schutzgas-Lichtbogenschweißen oder in der Form erfolgt, daß man zunächst Aluminium-Zusatzwerkstoff (3a) durch Schutzgasschwexßen auf die Titankonstruktion (1) aufträgt und an diesem aufgetragenen Aluminium (3a) dann die Stützkonstruktion (2) auf herkömmliche Weise, etwa durch Schweißen (4) oder Löten, befestigt (Fig. 2).
2. 2. Methode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützkonstruktion (2) durch MIG- oder WIG-Schweißen an der Titankonstruktion (1) befestigt ist.

   13001 1/0655
3. 3. Methode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Stützkonstruktion (2) Versteifungen, Stützen oder Haftglieder aus Aluminium diener..
4. 4. Methode nach irgendeinem der obigen Ansprüche zum Eiribau einer Titanauskleidung (1) in einen Aluminiumbehälter (2), dadurch gekennzeichnet , daß am Alumini'ombehälter (2) Löcher angebracht werden, über welche die Titanauskleidung (1) durch Lochschweißen (3) an den AIuminiumbehälter (2) angeschweißt wird (Fig. 4).

   130011/0655