DE4405924A1

DE4405924A1 - Making weld plated container bottom

Info

Publication number: DE4405924A1
Application number: DE19944405924
Authority: DE
Inventors: Georg Fuhrlaender; Christian Hofmann; Dieter Dr Liebenow
Original assignee: JOHANN STAHL KESSEL und APPARA
Current assignee: JOHANN STAHL KESSEL und APPARA
Priority date: 1994-02-24
Filing date: 1994-02-24
Publication date: 1995-08-31

Abstract

To produce a container bottom, a round (4) or flat substrate is coated by welding on strips of coating material (1). The substrate and coating are then subjected to a work process involving the formation of the final container bottom.

Description

Verfahren zur Fertigung von insbesondere schweißplattierten Behälterböden, aber auch anderen Formstücken, wobei die Plattierung, die mittels Bandschweißplattierungsverfahren in einer geeigneten Weise derart unter Beachtung der fertigungstechnischen, metallurgischen und schweißtechnischen Parameter und der Analysen des Zusatzwerkstoffs und des Grundwerkstoffs auf das Grundmaterial geschweißt wird, daß das Grundmaterial, welches vorteilhaft aus einer ebenen Ronde besteht und die Plattierung nach dem Schweißen der Plattierung durch eine geeignete Warmformgebung unter Beachtung geeigneter Parameter derart verformt wird, daß ein Behälterboden oder ein Formstück geformt werden kann.Process for the production of, in particular, weld-clad container bottoms, but also other fittings, the plating, by means of a band welding plating process in a suitable Way like this, taking into account the manufacturing, metallurgical and welding parameters and analyzes of the filler metal and the base material is welded to the base material is that the base material, which advantageously from a there is a flat blank and the plating after welding the plating by means of a suitable thermoforming under consideration suitable parameters is deformed such that a container bottom or a molding can be molded.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung von insbesondere schweißplattierten Behälterböden oder Formstücken, das besonders bei einem Behälterbodendurchmesser oder Abmessungsbereich ab 0,15 m und einem Blechdickenbereich ab 10 mm vorteilhaft eingesetzt werden kann.The invention relates to a method for manufacturing in particular sweat-clad container bottoms or fittings, that special with a container bottom diameter or range of dimensions 0.15 m and a sheet thickness range from 10 mm are advantageously used can be.

Es sind bereits Verfahren zur Fertigung von schweißplattierten Behälterböden bekannt, bei denen die Warmverformung der Ronden zum Behälterboden erfolgt bevor die Plattierung auf das Grundmaterial geschweißt wird. Nachteilig ist bei diesem Verfahren, daß die durch die Warmformgebung erzielte und erforderliche Form des Behälterbodens durch die anschließende Plattierungsschweißung und die damit verbundene Wärmeeinbringung zu nicht kontrollierbaren und unerwünschten Verformungen führen kann, derart daß ein geringerer Durchmesser, Unrundheit, örtliche Verformungen mit nicht zu beeinflussende Abweichungen zum theoretischen Maß auftreten. Die Paßgenauigkeit des Behälterbodens mit weiteren zu verbindenden Bauteilen kann eingeschränkt sein. Im weiteren verbleibt nachteilig ein relativ hoher Eigenspannungszustand in der Schweißplattierung und dem Grundwerkstoff, der auch bei Durchführung der üblichen Spannungsarmglühung den Eigenspannungszustand nur teilweise abbaut. Das Schweißen der Plattierung auf den verformten Behälterböden erfordert gegenüber dem Schweißen der Plattierung auf eine ebene Ronde oder einer Platte nachteilig gleichfalls einen bedeutend höheren fertigungstechnischen, zeitlichen sowie finanziellen Aufwand.There are already processes for the production of weld-clad container bottoms known in which the hot deformation of the blanks to Tank bottom is done before plating on the base material is welded. The disadvantage of this method is that the the shape of the container bottom achieved and required by the hot shaping through the subsequent plating welding and the associated heat input to uncontrollable and can lead to undesirable deformations, such that a smaller one Diameter, out-of-roundness, local deformations with not too influencing deviations from the theoretical measure occur. The Fitting accuracy of the container bottom with others to be connected Components can be restricted. Furthermore remains disadvantageous a relatively high residual stress condition in the welding plating and the base material, which is also the case when the usual Stress relieving only partially relieves the residual stress breaks down. Welding the cladding on the deformed tank bottoms required versus welding the plating to one flat round plate or a plate also negatively meaning one higher manufacturing technology, time and financial Effort.

Es sind weiterhin bereits Verfahren bekannt geworden, bei welchen schweißplattierte Nahtbereiche, der aus walz- oder sprengplattierten Einzelbleche zusammengeschweißte Einsatzronden, verformt wurden. Diese Verfahren hatten das Ziel eine Nachformung des Behälterbodens zu vermeiden bzw. die aufwendige Schweißung nach der Formgebung zu ersparen, wobei in diesen Einsatzfällen nur eine schmale Verbindungsnaht zwischen den walz- oder sprengplattierten Blechen verbindend schweißplattiert wurde. Eine, wie im erfindungsgemäßen Einsatzfall durchgeführte, flächige Schweißplattierung und mehrdimensionale Verformung wurde hierbei nicht durchgeführt.Methods have also become known in which weld-clad seam areas, that of rolled or explosive clad Single sheets of insert blanks welded together, deformed were. The aim of these processes was to reform the bottom of the container to avoid or the complex welding after the To save shape, in these cases only one narrow connecting seam between the roll or explosive clad Sheet metal was weld-welded. One as in the invention Flat welding plating carried out for the application and multi-dimensional deformation was not carried out here.

Es ist jetzt Aufgabe des erfindungsgemäßen Verfahrens das Fertigen von schweißplattierten Behälterböden derart zu ermöglichen, daß eine auch nach der Warmformgebung verhältnismäßig einwandfreie Plattierungsschicht vor der Warmformgebung auf den Behälterboden geschweißt wird. Es sollen Behälterböden gefertigt werden, die insbesondere das Plattieren von Behälterböden mit relativ geringen Wanddicken ohne Verzug durch die Schweißwärme ermöglichen. Auch sollen gegebene Handhabungsprobleme beim Auftragsschweißen schwieriger geometrischer Formen dadurch beseitigt werden, daß immer in einer optimalen Schweißposition schweißplattiert wird.It is now the task of the manufacturing method according to the invention of sweat-clad container bottoms in such a way that a relatively perfect even after hot forming Plating layer before thermoforming on the tank bottom is welded. Container bottoms are to be manufactured which especially the plating of container bottoms with relatively little Allow wall thicknesses without distortion due to welding heat. Also Given handling problems during cladding are said to be more difficult geometrical forms are eliminated by always in an optimal welding position is weld-clad.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll weiterhin ermöglichen die Plattierungsschweißung einfach und wirtschaftlich sowie störunanfällig durchführen zu können, um Unterbrechungen des Schweißprozesses und Fehlschweißungen zu vermeiden. Gleichermaßen soll vorteilhaft der Eigenspannungszustand schweißplattierter Behälterböden und Formstücke verbessert werden.The method according to the invention should also enable the Plating welding simple and economical and not susceptible to faults to be able to carry out interruptions in the welding process and to avoid welding errors. Equally beneficial the residual stress state of welded clad container bottoms and fittings are improved.

Das erfindungsgemäße Fertigungsverfahren soll erfolgreich dort eingesetzt werden, wo die Plattierungsschweißung hochwertig sein muß. Die Plattierungsschweißung kann also bei gegebenen Einsatzfall aus hochwertigen Chrom-Nickel-Stählen bestehen, es könne für die Anwendung in anderen Bereichen aber auch Materialien aus anderen Legierungen, wie Nichteisenmetalle, Nickel-Basis und Nickel- Mehrstofflegierungen sowie vollaustenitische Legierungen zum Plattieren verwendet werden.The manufacturing method according to the invention is said to be successful there be used where the cladding weld is of high quality got to. The cladding weld can therefore be used for a given application made of high-quality chrome-nickel steel, it could be used for the application in other areas but also materials from other Alloys such as non-ferrous metals, nickel base and nickel Multi-component alloys and fully austenitic alloys for plating be used.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll aber auch erfolgreich bei anderen Werkstücken eingesetzt werden, die schweißplattiert und warmverformt werden müssen. Derartige Werkstücke können Kalotten und Segmente von Behälterböden größeren Durchmessers sein sowie auch allgemeine Formpreßteile, wie Rohrbogen, Rohrfittings, Armaturen- und Pumpengehäuse sowie zylindrische und kegelförmige Formteile.However, the method according to the invention should also be successful with others Workpieces are used, which are welded and must be thermoformed. Such workpieces can be calottes and segments of container bottoms of larger diameter as well also general molded parts, such as elbows, pipe fittings, fittings and pump housing as well as cylindrical and conical shaped parts.

Diese Aufgaben des erfindungsgemäßen Verfahrens werden dadurch gelöst, daß auf eine ebene Ronde oder Platte, die vorteilhaft eine dem Behälterboden oder dem Formstück angepaßte Abmessung aufweist, eine Plattierung geschweißt wird und diese Plattierung mit dem Grundwerkstoff zur gewünschten Form des Behälterbodens oder dem Formstück warmverformt wird.These objects of the method according to the invention are achieved by that on a flat disc or plate, which is advantageously a has a dimension adapted to the bottom of the container or the fitting, a plating is welded and this plating with the Base material to the desired shape of the container bottom or the Fitting is thermoformed.

Vorteilhaft werden die zum Schweißplattieren erforderlichen Parameter empirisch ermittelt, so daß sich die für die Verformung günstigste Gefügeausbildung und Nahtgeometrie ergibt. Es ist so zu schweißen, daß durch die geschweißte Überlappung der Raupen in der Plattierungsfläche keine Kerben, Nahtüberhöhungen oder Überwölbungen entstehen und die auf den Grundwerkstoff aufgetragenen Plattierungsdicke größer 3,5 mm ist. Insbeosndere sind die fertigungstechnischen Parameter so einzustellen, daß die Werte gemäß dem geschilderten Ausführungsbeispiel gegebenenfalls für den Deltaferrit im günstigen Bereich liegen, derart, daß der Vermischungseffekt beim Schweißen gering ist.The parameters required for welding plating are advantageous determined empirically, so that the most favorable for the deformation Structure formation and seam geometry results. It is so too weld that by the welded overlap of the caterpillars in the Cladding surface no notches, seam peaks or bulges arise and those applied to the base material Plating thickness is greater than 3.5 mm. In particular, the manufacturing technology Set parameters so that the values according to the described embodiment, if appropriate, for the delta ferrite are in the favorable range, such that the mixing effect is low when welding.

Der Vorteil beim Schweißen der Plattierung vor der Warmformgebung besteht darin, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Schweißplattieren in Normalposition auf einer ebenen Ronde oder Platte erfolgen kann und damit die exakte Einhaltung der Schweißparameter mit Gewährleistung der erforderlichen Werkstoffeigenschaften und Schweißqualität möglich ist.The advantage of welding the cladding before hot forming is that in the method according to the invention Weld plating in normal position on a flat blank or Plate can take place and thus the exact adherence to the welding parameters with guarantee of the required material properties and welding quality is possible.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren beim Plattieren von ebenen Blechen oder Ronden mit hohen Fertigungsgeschwindigkeiten und unter konstanten Arbeitsbedingungen gearbeitet werden kann wobei vorteilhaft eine Kostenreduzierung gegenüber anderen Verfahren erzielt wird.Another advantage is that the inventive Process when plating flat sheets or round blanks with high Production speeds and under constant working conditions can be worked with advantageously a cost reduction compared to other methods.

Von Vorteil ist im besonderen, daß bei der im erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführten Schweißplattierung vor der Warmformgebung durch die Warmformgebung und die damit verbundene Wärmeeinbringung keine unerwünschten Verformungen auftreten können, derart daß nicht zu beeinflussende Abweichungen zu den theoretisch erforderlichen Abmessungen auftreten. Im weiteren ermöglicht das Schweißen der Plattierung vor der Formgebung, daß durch die Warmformgebung und die hiermit verbundenen Wärmebehandlungen vorteilhaft ein praktisch vollkommener Abbau der Schweißeigenspannungen erfolgt.It is particularly advantageous that in the invention Process performed welding plating before hot forming due to the hot shaping and the associated heat input no undesirable deformations can occur, such that Deviations from the theoretically required that cannot be influenced Dimensions occur. Furthermore, welding enables the plating before the shaping that by the hot shaping and the heat treatments associated therewith advantageously practically complete reduction of the residual welding stresses takes place.

Die für die Warmformgebung einzuhaltenden Parameter sind derart zu wählen, daß die Plattierung hinsichtlich der chemischen Analyse der Plattierung, der Plattierungsoberfläche und der Verbindung der Plattierung mit dem Grundwerkstoff nicht zerstört werden kann. Die Temperatur-Zeit-Parameter sind unter der Beachtung der metallurgischen Zusammenhänge optimal einzustellen.The parameters to be observed for hot forming are such choose that plating for chemical analysis the plating, the plating surface and the connection of the Plating with the base material cannot be destroyed. The temperature-time parameters are taking into account the metallurgical Optimally adjust relationships.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. In the following an embodiment of the invention with reference to Drawings described in more detail.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine plattierte Ronde für die Herstellung eines Behälterbodens, Fig. 1 is a plan view of a plated blank for making a container bottom,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch eine plattierte Ronde für die Herstellung eines Behälterbodens. Fig. 2 is a vertical section through a plated blank for the manufacture of a container bottom.

Gemäß Fig. 1 besteht die Schweißplattierung aus nebeneinanderliegenden, sich überlappend geschweißte Raupen 1, die im Mittelbereich 4 der Ronde längs nebeneinander angeordnet sind und im Außenbereich 5 der Ronde spiralförmig, aber auch vorteilhaft konzentrisch oder in einem Bajonetversatz angeordnet sind. In kleineren Abmessungen und Durchmesserbereichen sollen die Raupen ausschließlich längs nebeneinander angeordnet geschweißt und die erforderliche Ronde oder Werkstückabmessung für die anschließende Warmformgebung nach dem Plattieren durch letztendlich spannende Formung herausgearbeitet werden.Referring to FIG. 1, the weld cladding of juxtaposed, is overlapped welded crawler 1, the blank are arranged alongside one another in the central region 4 and helically of the blank in the outer region 5, are also advantageously arranged concentrically or in a Bajonetversatz. In smaller dimensions and diameter ranges, the beads should only be welded alongside one another and the round blank or workpiece dimensions required for the subsequent hot forming after plating should ultimately be worked out by exciting shaping.

Dabei sind in empirischen Schweißversuchen fertigungstechnische Parameter so einzustellen, daß gemäß Fig. 2 die qualitativ bestmögliche Plattierung geschweißt wird derart, daß durch die geschweißte Überlappung der Raupen 1 in der Plattierungsfläche 3 keine Kerben oder Überwölbungen entstehen und die auf den Grundwerkstoff 3 aufgetragenen vorerst einlagige Plattierungsdicke größer 3,5 mm ist. Insbesondere sind die fertigungstechnischen Parameter so einzustellen, daß die Werte gemäß dem Ausführungsbeispiel gegebenenfalls für den Deltaferrit im günstigen Bereich liegen, derart, daß der Vermischungseffekt gering ist. Die empirische Ermittlung der Parameter ist notwendig, da jeweils in Abhängigkeit von der verwendeten Schweißanlage, den verwendeten Einsatzmaterialien und vorherrschenden Umwelt- und Arbeitsbedingungen die einzustellenden Parameter variieren können.In empirical welding tests, manufacturing parameters are to be set such that, according to FIG. 2, the best possible plating is welded in such a way that the welded overlap of the beads 1 in the plating surface 3 results in no notches or bulges and the initially single-layer plating thickness applied to the base material 3 is greater than 3.5 mm. In particular, the manufacturing parameters should be set so that the values according to the exemplary embodiment are in the favorable range for the delta ferrite, in such a way that the mixing effect is low. The empirical determination of the parameters is necessary because the parameters to be set can vary depending on the welding system, the materials used and the prevailing environmental and working conditions.

Die Warmformgebung erfolgt anschließend an der den Endabmessungen angepaßten und entsprechend schweißplattierten Ronde oder dem analog vorbereiteten anderweitigen Werkstück.The thermoforming is then carried out on the final dimensions adapted and correspondingly sweat-plated round blank or the analog prepared other workpiece.

Vorteilhaft erfolgt die Warmformgebung gemäß dem Ausführungsbeispiel für die Behälterböden aber auch für andere Formstücke derart, daß die Ronde oder das Werkstück bei einer Temperatur von 980°C bis 1020°C 90 min aufgeheizt wird, vorteilhaft die Aufheizung jedoch im oberen Temperaturbereich erfolgt und sofort umgehend im Anschluß an die Aufheizung ein erster Preßvorgang durchgeführt wird, wobei eine Endtemperatur des Werkstücks nach dem Preßvorgang noch größer 800°C gegeben sein muß. Vor jedem weiteren Preßvorgang ist das Werkstück bei einer Temperatur im Bereich von 980°C bis 1020°C jeweils wiederum 45 min aufzuheizen, wobei darauffolgende Preßvorgänge jeweils so beendet sein sollen, so daß das Werkstück eine Endtemperatur von 800°C aufweist. Nach Beendigung des letzten erforderlichen Preßvorgangs soll das Werkstück abgestimmt beschleunigt auf Raumtemperatur abgekühlt werden. Weitere Glühungen entsprechend dem Einsatzmaterial sind vorteilhaft durchzuführen. Vorteilhaft erfolgt auch gemäß dem Ausführungsbeispiel eine Anlaßglühung auf eine Temperatur von 680°C, bei einer Haltezeit über etwa 45 min, mit der entsprechenden für eine Anlaßglühung erforderlichen anschließenden Abkühlung. The thermoforming according to the exemplary embodiment is advantageously carried out for the container bottoms but also for other fittings such that the blank or the workpiece at a temperature of 980 ° C to 1020 ° C is heated for 90 min, advantageously the heating however occurs in the upper temperature range and immediately immediately carried out a first pressing operation after the heating is, a final temperature of the workpiece after the pressing process must be greater than 800 ° C. Before every other Pressing is the workpiece at a temperature in the range of Heat 980 ° C to 1020 ° C again for 45 min each, followed by Pressing operations should each be completed so that the workpiece has a final temperature of 800 ° C. After completion the last pressing process required is the workpiece be accelerated to room temperature. Further Annealing according to the feed material is advantageous perform. It is also advantageous according to the exemplary embodiment an annealing to a temperature of 680 ° C, at a Holding time over about 45 minutes, with the corresponding for a tempering anneal necessary subsequent cooling.

Dabei sind erforderlichenfalls unter Berücksichtigung der verwendeten Einsatzmaterialien und Einsatzdicken die Glühungen in angegebenen Bereichen vorteilhaft abzustimmen und zu variieren derart, daß auch die Glühzeiten geringfügig variieren können. Die Warmformgebung soll derart durchgeführt werden, daß sich vorteilhaft ein homogenes Gefüge ergibt, welches gekennzeichnet ist durch einen Deltaferrit gleich oder größer 4 FN und vertretbar geringe Anteile an Sigmaphase oder anderen unerwünschten Gefügebestandteilen.If necessary, taking into account the used Insert materials and insert thicknesses the glow in to coordinate and vary the specified areas such that the glow times can vary slightly. The Hot forming should be carried out in such a way that it is advantageous results in a homogeneous structure, which is characterized by a delta ferrite equal to or greater than 4 FN and reasonably low Shares in sigma phase or other undesirable structural components.

Claims

1. A process for the production of weld-clad container bottoms or shaped pieces, characterized in that for the one-sided plating of the entire tank bottom or the shaped piece, the plating layers are welded in a suitable manner on a flat blank or flat plate before the thermoforming of the bottom, and a deformation of the pre-plated blanks or plates are welded after welding the plating in such a way that the plating layer applied to the base material is also deformed.

2. The method according to claim 1 characterized in that the used Band welding plating and chemical analysis of the filler metal are suitable for welding the cladding, that a favorable connection between the base material for the deformation and plating with a sufficiently inexpensive chemical Melt analysis of the plating layer is achieved.

3. The method according to claim 1 and 2 characterized in that the after the plating welding, hot forming for Deformation to a container bottom or shaped piece carried out in this way is that a destruction of the plating with respect to the chemical analysis of plating, plating surface and the connection of the plating to the base material is not made can.