DE3340235T1

DE3340235T1 - Verfahren zum Diffusionsschweißen

Info

Publication number: DE3340235T1
Application number: DE19833340235
Authority: DE
Inventors: Per H. Drammen Moe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-04-13
Filing date: 1983-04-13
Publication date: 1985-01-24
Also published as: SE446515B; EP0105892B1; SE8306856L; FI834498A0; GB8333027D0; DE3369922D1; JPH0375274B2; JPS59500606A; EP0105892A1; FI74227C; NO152590B; SE8306856D0; FI74227B; FI834498A; DK570983A; CH661232A5; WO1983003565A1; GB2130134A; DK152532C; NO831295L

Description

Dlpl.-lng. W. Dahlke 08.12.1983

Dipl.-lng. H.-J. Lippert ^L~^N/-

Patentanwälte
Frankenforster Straße 137
5060 Bergisch Gladbach t

Per H. Moe
N-3OOO Drammen
Norwegen

Verfahren zum Diffusionsschweißen
10

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbinden von Metallteilen mittels Diffusionsschwei-Bens, das die folgenden Schritte umfaßt: Herstellen einer Verbindung zwischen gegenüberliegenden begrenzenden Flächen der betreffenden Teile, die verbunden werden sollen, Erhitzen der Teile auf eine vorbestimmte Temperatur in zumindest den Bereichen, die die Verbindungsstelle begrenzen, Verbinden der Teile durch Zusammenpressen derselben und Abkühlen der Teile.

Vorteile und Nachteile des Diffusionsschweißens sind beispielsweise aus "Welding Handbook, 7. Edition, Volume III, Seiten 312 ff." bekannt. .

Unter den Vorteilen kann erwähnt werden, daß Verbindungen gebildet werden können, die Eigenschaften und Mikrostrukturen haben, die sehr ähnlich denen des Basismaterials sind, und daß eine Verbindung möglich ist, wo die Form der Werkstücke es schwierig macht, andere Verfahren anzuwenden.

Weiterhin können Verbindungen hergestellt werden, die minimale Verformungen haben und die ohne nachfolgende mechanische Bearbeitung oder Verformung auskommen.

Unter den Nachteilen kann erwähnt werden, daß die Kosten der Vorrichtung gewöhnlich sehr hoch sind, eine Tatsache, die die Größe der Teile begrenzt, die in ökonomischer Weise diffusionsgeschweißt werden kennen. Weiterhin verursacht die Notwendigkeit der Hitzeversorgung und hoher Druckkräfte in einer Umgebung wie einem Vakuum oder einer

Schutzgasatmosphäre schwerwiegende Probleme in bezug auf die notwendige Ausrüstung und bildet dadurch eine wesentliche Beschränkung in der Anwendbarkeit des Verfahrens. Zusätzlich wurde angenommen, daß das Verfahren sehr sorgfältige und eingehende Oberflächenvorbehandlung verlangt und außerdem, daß es mehr Zeit als konventionelle Verfahren in Anspruch nimmt.

Dennoch ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der obenerwähnten Art für die Herstellung einer Pipeline für den Offshore - Transport von Gas und ül anzupassen. Die Herstellung solcher Pipelines wird heutzutage vorgenommen, indem man Rohrabschnitte von Hand oder mittels automatischer C0₂-Vorrichtungen an Bord eines Verlegefahrzeuges zusammenschweißt. Gewöhnlich findet das Verschweißen der Rohre an mehreren Stationen gleichzeitig statt, um die Verlegegeschwindigkeit zu erhöhen. Aus praktischen Gründen sind die Stationen in einer horizontalen Linie angeordnet und einige Schweißer können gleichzeitig an jeder Station schweißen. Das fertige Rohr wird hinter dem Verlegefahrzeug über einen sogenannten "Stinger" herausgelassen, der ein Brechen des Rohres unmittelbar hinter dem Verlegefahrzeug verhindert und in einer S-förmigen Kurve zum Meeresboden herunterläuft. Eine gewisse Spannung bleibt in der verlegten Pipeline aufrechterhalten und zu diesem Zweck muß das Verlegefahrzeug Anker haben, mittels derer es sich selbst während des Verlegens der Pipeline vorwärts zieht. Diese Anker müssen von Zeit zu Zeit vor dem Fahrzeug weiterbewegt werden und zu diesem Zweck ist der Gebrauch von Hilfsfahrzeugen erforderlich.

Aus verschiedenen Gründen wäre es wünschenswert, in der Lage zu sein, die Pipeline grundsätzlich vertikal abwärts vom Verlegefahrzeug weglaufen zu lassen, so daß die Pipeline in einer einzigen Biegung zum Meeresboden herablaufen würde. Dies würde insbesondere eine bessere Kontrolle der Belastungen in der verlegten Pipeline zur Folge haben und man kennte Anker und Hilfsfahrzeuge vermeiden und statt-

dessen mit einer dynamischen Positionierung des Verlegefahrzeuges auskommen. Mit einer vertikalen Anordnung der Pipeline an Bord des Verlegefahrzeuges wäre es jedoch sehr schwierig, mehr als eine Schweißstation zu verwenden. Mit den gegenwärtigen langsamen Schweißverfahren würde dies daher nicht die ausreichende Verlegegeschwindigkeit geben, um von praktischem Interesse zu sein.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, das es möglich macht, zwei Rohrabschnitte so schnell miteinander zu verbinden, daß eine ausreichende Verlegegeschwindigkeit erzielt werden kann, um eine vertikale Anordnung der Pipeline an Bord des Verlegefahrzeuges zu verwenden, so daß man in den Genuß der Vorteile gelangt, die dies mit sich bringt.

Dies wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren der oben erwähnten Art erreicht, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Verbindungsstelle die Form einer Aushöhlung gegeben

20, wird, die eine grundsätzlich zunehmende Höhe vom Außenumfang bis zur Mitte hat und die mit zumindest einer Verbindungsleitung versehen ist, daß die Höhlung der Verbindungsstelle während des Aufheizens zuerst mit einem inerten oder reduzierenden Spülgas versorgt wird, bis die Verbindungsstelle entlang ihres Umfanges dicht abgeschlossen ist, daß der Hohlraum der Verbindungsstelle danach über die Verbindungsleitung unter ein Vakuum gesetzt werden kann, und daß die Verbindungsstelle danach mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit für das weitere Diffusionsschweißen zusammengepreßt wird.

Mittels der genannten Form der Verbindung erhält man hohe Oberflächendrücke entlang des Umfanges der Verbindung zu Anfang des Verfahrens. Dadurch kann die Diffusion entlang des Umfanges bei solch niedrigen Temperaturen beginnen, daß Oxidationen der Oberflächen vermieden werden. Das Spülen mit inertem Gas verhindert den Zutritt von Sauerstoff , so daß die Oxidation vermieden wird. Sofern ein re-

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duzierendes Gas verwendet wird, kennen Oxide entfernt werden, die sich vorher an der Oberfläche der Verbindungsstelle gebildet haben können. Nach dem Abschließen der Ver-

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bindung entlang des Umfanges auf diese Weise, das sich dadurch selbst anzeigt, daß kein Spülgas mehr entweicht, kann man die Verbindungsleitung an eine Vakuumquelle ansclüeßen, so daß die Verbindungsstelle unter Vakuum gesetzt wird. Dies wird Rückstandsgase entfernen und Oxide und andere Verunreinigungen zu einem gewissen Grad bei zunehmender Temperatur dissoziieren lassen. Durch Anpassen aer Temperatur und des Druckes wird die Verbindung gleichzeitig schnell geschlossen, worauf ein vollständiges Diffusionsschweißen in kurzer Zeit stattfinden kann. Ein schnelles

Zusammenpressen ist vorteilhaft, weil es einen höheren Druck im Gebiet der Verbindung erzeugt, was eine Folge der Kriechspannung im Material ist, die mit der Geschwindigkeit der Verformung zunimmt.

Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung ist zumindest eine der angrenzenden Oberflächen der Verbindungsstelle entlang ihres Umfanges mit Einkerbungen versehen. Dies stellt ein ausreichendes Entweichen von Spülgasen während

der frühen Phasen der Verbindung sicher. 25

Weiterhin ist es sehr vorteilhaft, zumindest eine der angrenzenden Oberflächen der Verbindung mit einer konkaven Form zu versehen. Hierdurch wird eine vorteilhafte Beanspruchungsverteilung während des abschließenden Zusammen-

^ou pressens der Teile erlangt, mit sich daraus ergebender gesicherter vollständiger Fusion entlang der gesamten Verbindung.

Eine weitere vorteilhafte Form der Verbindung wird erzielt, ³^ wenn zumindest einer, bevorzugt beiden begrenzenden Oberflächen eine konische Form gegeben wird. Die konische Form ist leichter mechanisch in einer ausreichend genauen Weise herzustellen und wenn beide Oberflächen konisch sind,

eine konvex und die andere konkav, erzielt man einen selbstausrichtenden Effekt zwischen den Teilen, wenn sie zusammengepreßt werden. Eine solche Form liefert auch eine gute Sicherheit für eine vollständige Fusion. 5

Um den Anpreßdruck in dem Verbindungsbereich während des Zusammenpressens zu erhöhen, wird vorgeschlagen, gemäß der Erfindung den Querschnitt der Teile im Verbindungsbereich zu reduzieren. Hierdurch wird im Verbindungsbereich ein Druck erzielt, der einige Male höher ist, als die einachsige; Kriechspannung des Materials bei der vorherrschenden Temperatur, wobei das Ergebnis eine schnellere und bessere Diffusion ist.

*° Es können verschiedene inerte Spülgase verwendet werden, aber es wird Helium bevorzugt, weil es während seiner Herstellung auf solch eine niedrige Temperatur abgekühlt wird, daß es im wesentlichen garantiert von Sauerstoff frei ist. Außerdem können kommerziell lieferbare und zuverlässige HeIiumdetektoren verwendet werden, um zu überwachen, daß der Umfang der Verbindung absolut geschlossen ist, bevor das Vakuum aufgebracht wird.

Wenn man stattdessen ein reduzierendes Gas zum Spülen verwendet, ist Wasserstoff als sehr vorteilhaft anzusehen. Es entfernt nicht nur jegliche Oxidüberzüge, sonaern ermöglicht es auch, mit dem Auge zu beobachten, ob die Verbindung geschlossen ist, weil jeglicher ausströmende Wasserstoff an der Oberfläche verbrennen wird. Wasserstoff hat keinen nachteiligen Einfluß auf die relativ weichen Massenstähle, die mittels des Verfahrens verbunden werden sollen.

Gemäß der Erfindung wird auch vorgeschlagen, die Verbindungssteile mit einer aktivierenden Legierung zu versehen, insbesondere 60/40 Palladium/Nickel. Diese Legierung kann als ein dünner Streifen eingebracht werden oder sie kann als weitere Möglichkeit auf eine oder beide der begrenzen-

den Oberflächen mittels Elektroplattierens aufgebracht werden. Dies ergibt insbesondere eine reduzierte Diffusionszeit.

Die Verbindungsleitung für die Versorgung mit Spülgas oder das Entfernen von Gas zum Aufbau eines Vakuums kann in vorteilhafter Weise in einem der zu verbindenden Teile angeordnet sein, bevorzugt nahe seinem Umfang. Hierdurch kann die Leitung unmittelbar nach dem Diffusionsschweißen mit-¹^ tels einer Tiefschweißelektrode oder mittels Plasma-TIG verstopft werden, während die Temperatur der Teile noch ausreichend hoch ist, z.B. 400 - 600°C.

Die Erfindung soll weiter erläutert werden unter Bezug auf die beispielhaften Ausführungen, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind.

Figuren 1 und 2 zeigen eine erste Ausgestaltung von zwei Teilen, jeweils zu Beginn und nach Abschluß des Diffusions-Schweißens. . "

Figuren 3 μηα 4 zeigen eine zweite Ausgestaltung von zwei Teilen, jeweils zu Beginn und nach Abschluß des Diffusionsschweißens.
25

Figuren 5 und 6 zeigen eine weitere beispielhafte Ausgestaltung von zwei Teilen, jeweils zu Beginn und nach Abschluß des Diffusionsschweißens.

Figur 7 zeigt die Teile nach Figur 6 bei weiterem Zusammenpressen.

Sich entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugsziffern in allen Figuren versehen.
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Figur 1 zeigt einen Schnitt durch einen Abschnitt von zwei Teilen 1 und 2, die Bolzen aus einem Baustahl, wie etwa St 52-3 sein können. Figur 1 kann auch betrachtet werden,

als zeige es einen axialen Schnitt durch ein dickwandiges Rohr, dessen Achse zur linken der Abbildung liegt. Zwischen den Teilen 1 und 2 ist eine Verbindungsstelle 3 gebildet, die von einer konkav gekrümmten begrenzenden Oberfläche 4 des Teiles 1 und einer ebenen begrenzenden Oberfläche 5 des Teiles 2 begrenzt wird. Eine Verbindungsleitung 6 ist im Teil 1 angeordnet, wobei sich die Verbindungslextung in die Aushöhlung 3 der Verbindungsstelle öffnet und mit ihrem anderen Ende alternativ mit einer Spülgasquelle oder einer Vakuumquelle (nicht gezeigt) verbindbar ist. Die Pfeile F zeigen eine variable Anpreßkraft an, während die glockenförmige Kurve zur linken der Teile 1 und 2 die axiale Temperaturverteilung in den Teilen darstellt.

Wenn die Teile verbunden werden sollen, werden sie zuerst in die in Figur 1 gezeigte Stellung gebracht und einer geeigneten Anpreßkraft F unterworfen. Diese Kraft kann mittels eines einfachen Spannsystems (nicht gezeigt) erzeugt werden, das z.B. einen Klemmring an jedem der Teile 1,2 umfassen kann, die mittels- hydraulischer Zylinder miteinander verbunden sind. Andere Formen können selbstverständlich ins Auge gefaßt werden, abhängig von der Form und vom Querschnitt der Teile. Darauf wird mit der Aufheizung begonnen, z.B. mittels einer Induktionsspule (nicht gezeigt). Gleichzeitig wird Spülgas durch die Verbindungsleitung 6 eingebracht. Das Spülgas wird zunächst entlang des ümfanges 7 aus der Verbindungsstelle austreten, infolge kleinerer Unregelmäßigkeiten oder Einkerbungen an den begrenzenden Oberflächen der Verbindungsstelle. Der Zweck des Spülens ist es, Sauerstoff von den verbindenden Oberflächen fernzuhalten, um eine Oxidation derselben während des Aufheizens zu verhindern, ggf. auch, um Oxide,die bereits vorhanden sein können, zu entfernen. Ungeachtet dessen, wie gut die begrenzenden Oberflächen 4,5 vor dem Schweißen gereinigt worden sind, kann auch ein kurzes Entblößen gegenüber dem Luftsauerstoff einen Oxidbelag von einer Dicke in der Größenordnung von 350 - 1000 R verursachen, abhängig von der Lufttemperatur ^una -feuchtigkeit.

Wenn die Temperatur des Materials in der Nähe des Umfanges 7 der Verbindungsstelle 600 - 8OO°C erreicht hat, beispielsweise mit einer Temperaturverteilung, wie sie schematisch zur linken in der Figur 1 gezeigt ist, findet die Diffusion zwischen den Teilen 1 und 2 unter einer geeigneten Anpreßkraft F statt, so daß die Verbindungsstelle 3 entlang des umfanges 7 geschlossen wird. Dies kann auf verschiedene Arten festgestellt werden, z.B. dadurch, daß kein Gas mehr aus der Verbindungsstelle ausströmt oder daß der Druck, unter den die Aushöhlung 3 der Verbindungsstelle gesetzt ist, nicht weiter abnimmt.

Wenn die Verbindungsstelle auf diese Weise entlang ihres Umfanges 7 geschlossen ist, wird die Verbindungsleitung an eine Vakuumquelle angeschlossen, die daraufhin den

_4 Druck in der Aushöhlung 3 auf etwa 10 torr reduziert.

Gleichzeitig wird die Temperatur der Teile 1 und 2 gesteigert, wie es schematisch durch die Kurve zur linken in Figur 2 dargestellt ist, auf eine maximale Temperatur von etwa 1350 C. Mit einer geeigneten Anpreßkraft F wird die Verbindungsstelle 3 innerhalb weniger Sekunden geschlossen. Das Ergebnis ist in Figur 2 schematisch dargestellt. Das vollständige Diffusionsschweißen findet in einem Zeitraum von 15 - 30 Minuten statt. (Es sind jedoch vollständige Schweißungen in Diffusionszeiten von der Kürze von 8 Minuten bei etwa 135O°C erzielt worden.) Danach werden die Teile in ruhiger Luft auf etwa 600 C abgekühlt, was etwa 4 Minuten bei einer Materialdicke von 40mm in Anspruch nimmt. Bei dieser Temperatur kann die Verbindungsleitung verstopft werden, vorzugsweise mittels einer Tiefschweißelektrode oder mittels Plasma-TIG-Schweißens.

Figur 3 zeigt die zwei Teile 1 und 2 mit grundsätzlich derselben äußeren Form wie in Figur 1. Jedoch hat die Schweißverbindung 3 hier eine abweichende Form, wobei ihre begrenzenden Oberflächen 4 und 5 beide konisch sind, eine konkav und die andere konvex. Die Spitzenwinkul sind unterschiedlich, so daß die Verbindungsstelle zur Mitte

hin eine zunehmende Dicke bekommt. Der Abstand zwischen den Spitzen der zu verbindenden Oberflächen kann bis etwa 10% der Dicke der Teile 1 und 2 betragen. Die konische Form der begrenzenden Oberflächen 4, 5 macht die Tei-Ie 1 und 2 selbstausrichtend, wenn sie zusammengepreßt werden. Die konische Form hilft auch, unzureichende Diffusion in der Mitte der Verbindung zu vermeiden, wie sie leicht eintreten könnte, wenn die untere begrenzende Ober-

4 fläche 5 eben und die obere begrenzende Oberfläche konisch konkav wäre.

Ansonsten feindet das Verbinden der Teile 1 und 2 in der ^w' gleichen Weise statt, wie es in bezug auf Figuren 1 und 2 gezeigt ist. Das abschließende Ergebnis ist schematisch in Figur 4 dargestellt.

Der Druck während des Diffusionsschweißens ist ein sehr wichtiger Parameter, der schwierig zu steuern ist. Gemäß dem "Welding Handbook", das obenstehend erwähnt wurde, wird angenommen, daß der -Druck nicht höher gebracht werden kann, als die einachsige Kriechbeanspruchung des Materials bei der Temperatur, die zu einem beliebigen Zeitpunkt vorherrscht, wenn keine Formen verwendet werden, um ein Fließen zu verhindern. Die Verwendung solcher Formen ist schwer- fällig und hat gestiegene Kosten zur Folge und in einigen Anwendungsfällen können solche Formen nicht verwendet werden infolge eines Mangels an Zugänglichkeit. Da die Diffusionsgeschwindigkeit grundsätzlich mit dem Quadrat des Druckes zunimmt, könnte man durch Steigern des Druckes auf das Doppelte oder Dreifache der Kriechbeanspruchung die Diffusionszeit auf ein Viertel bzw. ein Neuntel der entsprechenden Diffusionszeit für einachsigen Druck herunterbringen. Wahlweise könnte man beträchtlich mehr an Oxiden auf den Verbindungsflächen zulassen und dadurch möglicherweise das Spülen der Verbindungsstelle mit einem reduzieren^ueräas weglassen.

* Um solche hohen Drücke zu erzielen, zielt die Erfindung auf das Darstellen eines triaxialen Belastungszustandes in dem Verbindungsbereich. Es dürfte bekannt sein, daß bei Zugversuchen von dickeren Stangenproben durch reine ° Verformung eine Einschnürung stattfindet, wobei schließlich in der mittleren Zone ein Trennungsbruch stattfindet. Dieser Trennungsbruch wird durch die axiale Spannung in der Mitte verursacht, die sehr viel hoher ist,als die resultierende Eelastung des Materials, wobei das Material

¹^ auf beiden Seiten der Einschnürung durch radiale Spannungen zurückgehalten wird. Aus diesem Grund nimmt die axiale Eelastung zu, wobei die Tragfähigkeit nachläßt, wenn die Differenz zwischen der axialen Belastung und der radialen Belastung geringer wird als die resultierende Be-

¹^ lastung (Tresca Prinzip).

Gemäß der Erfindung wird auf die Nutzung des triaxialen Phänomens abgezielt, indem die Teile 1, 2 mit einer wesentlichen Einschnürung im Verbindungsbereich im Vergleich zum angrenzenden Material versehen werden. Ein Beispiel ist in Figur 5 gezeigt. In diesem Beispiel wird Wasserstoff als Spülgas verwendet, wie es durch die entlang des Umfanges der Verbindung gezeigten Flammen kenntlich gemacht ist.

Wenn die Flammen verschwinden, weiß man, daß aie Verbindung geschlossen ist, d.h. man braucht bei dieser Art der Verbindung keinerlei Überwachungsausrüstung zu benutzen. Wenn die Verbindungsstelle reduziert worden ist und entlang der Kante geschlossen ist, macht das Aufbringen der vollen Anpreßkraft die Verbindung unter einem sehr komplizierten Spannungsbild von dynamischem Charakter dicht. Der triaxiale Belastungszustand genau im Moment des Schließens erzeugt infolge der Einschnürung und des relativ kalten Umgebungsmaterials Belastungen quer zur Verbindungsstelle, die 5 bis 6 mal so hoch wie die Kriechbelastung gleich dicker Teile sind. Diese Situation ist in Figur 6 dargestellt. Als nächstes werden die Teile mit einer relativ

-κχ-

gemäßigten Kraft zusammengepreßt, bis sie über die gesamte Lunge einen grundsatzlich gleichen Querschnitt erreicht haben, wie in Figur 7 gezeigt ist.

Dadurch erreicht man die richtige Form in den geschweißten Teilen ohne die Verwendung einer äußeren Form, einen sehr hohen Anpreßdruck in der entscheidenden Phase und eine Verteilung von Oxiden, die anwesend hätten sein können, um die Flache zu verdoppeln oder mehr, mit einem entsprechenden Ausdünnen des Oxidbelages und zunehmender globularer Umwandlung einschließlich einer beschleunigten Rekristallisation.

Wenn die gewünschte Dicke erreicht ist, kann die Anpreßkraft weggenommen werden und die Diffusionszeit und -temperatur aufrechterhalten werden, bis die verbleibenden Poren durch Rekristallisation geschlossen sind. Wenn ein deutlich schnelleres Verbinden erwünscht ist, kann dies durch Elektroplattieren der Verbundungsoberflächen oder durch Einbringen eines Streifens einer aktivierenden Legierung, z.B. des Typs Pd/Ni 60/40, in die Verbindung erreicht werden.

Infolge der sehr hohen Spannungen, die im Verbindungsbereich eintreten, wenn er eingeschnürt ist,wie in Fig. 5 gezeigt, wird angenommen, daß die ursprüngliche Form der Verbindungsstelle und die Vorbearbeitung der Verbindungsoberflächen weniger kritisch ist.

Versuche, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Verwendung von Bolzen aus einem Baustahl St 52-3 mit 40mm Durchmesser ausgeführt wurden, haben ausgezeichnete Resultate in bezug auf beispielsweise Duktilität und Zugfestigkeit ergeben. Es wurde mehr als 60% Längung in der hitzebeaufschlagten Zone gemessen bei Bolzen, die zur Haarnadelform gebogen wurden. Die Bruchfläche zeigte im wesentlichen einen Scherbruch.

Es ist selbstverständlich, daß die Erfindung auch in vorteilhafter Weise für andere Zwecke als zur Herstellung von großen Pipelines verwendet werden kann. Zum Beispiel kann sie bei Schweißverbindungen in Fachwerkkonstruktionen in Brücken und Offshore-Konstruktionen benutzt werden.

Es ist oben erwähnt worden, daß Einkerbungen an einer oder beiden der begrenzenden Oberflächen der Verbindung entlang ihres Umfanges verwendet werden können, um ein Entweichen von Spülgas während der anfänglichen Phasen des Schweißens sicherzustellen. In bestimmten Fällen kann es vorteilhaft sein, leichte Einkerbungen auf der gesamten begrenzenden Oberfläche zu verwenden. Solche Einkerbungen erzeugen ein Echo während einer späteren Ultraschalluntersuchung, falls die Verbindungsstelle nicht vollständig zusammengefügt ist.

Claims

\ Dipl.-lng. W. Dahlke 8. Dezember 1983 Dipl.-lng.H.-J.Lippert L~N/- P ti t ο η t a π w ä 11 β ■ Hrankonforster Straße 137 Bergisch Gladbach 1 Per H. Moe N-3000 Drammen Norwegen Patentansprüche

1. Verfahren zum Verbinden von Metallteilen (1,2) durch Diffusionsschweißen, das die folgenden Schritte umfaßt: Herstellen einer Verbindung (3) zwischen gegenüberliegenden begrenzenden Oberflächen (4, 5) an den entsprechenden zu verbindenden Teilen (1,2), Aufheizen der Teile (1, 2) auf eine bestimmte Temperatur zumindest in den Bereichen, die an die Verbindungsstelle (3) angrenzen,

Verbinden der Teile (1," 2) durch Aneinanderpressen derselben,

und Abkühlen der Teile,

dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsstelle zunächst die Form eines Hohlraumes (3) mit grundsätzlich zunehmender Höhe vom Umfang (7) zur Mitte hin gegeben wird und daß sie mit zumindest einer Verbindungsleitung (6) versehen ist, daß der Hohlraum (3) der Verbindungsstelle während des Aufheizens zunächst mit einem inerten oder reduzierenden Spülgas versorgt wird, bis die Verbindungsstelle entlang des Umfanges (7) dicht abgeschlossen ist, daß der Hohlraum (3) der Verbindungsstelle danach über die Verbindungsleitung (6) unter Vakuum gesetzt werden kann und daß die Verbindungsstelle danach mit einer bestimmten Geschwindigkeit für die weitere Diffusionsschweißung zusammengepreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der begrenzenden Oberflächen (4) uer Verbindungsstelle eine konkave Form gegeben ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, aaß zumindest einer der begrenzenden Oberflächen (4) der Verbindungsstelle eine konische Form gegeben ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß .· beide begrenzenden Oberflächen (4, 5) der Verbindungsstelle eine konische Form aufweisen, die eine (4) eine konkave und die andere (5) eine konvexe.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Helium als inertes Gas verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Wasserstoff als reduzierendes Gas verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (G) in einem der Teile (1) angeordnet ist, bevorzugt nahe seines Umfanges.

8. Verfahren zum Verbinden von Metallteilen (1, 2) durch Diffusionsschweißen, das die folgenden Schritte umfaßt: Herstellen einer Verbindung (3) zwischen gegenüberliegenden begrenzenden Oberflächen (4, 5) an den betreffenden zu verbindenden Teilen (1, 2), Aufheizen der Teile (1, 2) auf eine bestimmte Temperatur zumindest in den Bereichen, die an die Verbindungsstelle (3) angrenzen,

Verbinden der Teile (1, 2) durch /ineinanderpressen derselben und
Abkühlen der Teile,

¹ dadurch gekennzeichnet, daß den Teilen (1, 2) im Verbindungsbereich ein reduzierter Querschnitt gegeben ist.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstelle mit einer aktivierenden Legierung versehen ist.

10.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der be-10 grenzenden Oberflächen (4, 5) der Verbindungsstelle mit Einkerbungen zumindest an ihrem Umfang (7) versehen ist.