DE767011C

DE767011C - Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Metallrohren

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Publication number: DE767011C
Application number: DEK139696D
Authority: DE
Original assignee: FR KAMMERER A G
Current assignee: FR KAMMERER A G
Priority date: 1935-10-23
Filing date: 1935-10-23
Publication date: 1951-07-26
Also published as: DE890636C

Description

Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Metallrohren Der Zweck des neuen Verfahrens ist, aus einem Rohr aus Leichtmetall oder einer Leichtmetallegierung durch Preßschweißung mit einer oder mehreren Rohrschichten anderen Metalls ein Mehrschichtenrohr herzustellen. Das Verfahren besteht in einer besonderen Ausbildung des Preßschweißens in der Weise, daß ein allseitig gleichmäßiger Schweißdruck durch ein radial wirkendes Schlagwerk mit schnell schlagenden Backen und schneller Umlaufbewegung und die entsprechende Verringerung des Rohrdurchmessers verwendet wird.
Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger Metallrohre, -z. B. Doublerohre, bekannt, die alle gewisse Nachteile aufweisen. Das einfache Aufziehen zweier Metallrohre aufeinander auf kaltem Wege unter Verzicht auf Verschweißung der beiden Rohre miteinander sowie der galvanische Niederschlag einer zweiten Metallschicht auf ein vorhandenes Rohr ergibt Rohre, die wegen der-gegenseitigen Verschiebung der Metallschichten gegeneinander oder wegen des Brechens der galvanisch aufgebrachten Schicht nicht durch. Ziehen, Biegen u. dgl. weiterverarbeitet werden können. Das Umgießen oder Ausgießen eines Rohrmantels mit einer Auflageschicht aus einem anderen Metall ist auf solche Metalle beschränkt, bei denen keine Gefahr der Eutektikumsbildung besteht. Dasselbe gilt für das Verfahren, Mehrschichtenmetallrohre durch Strangpressen herzustellen, außerdem ist das letztgenannte Verfahren nur in solchen Fällen anwendbar, bei denen die Warmpreßteinperaturen der miteinander zu verschweißenden Metalle nicht zu sehr voneinander verschieden sind oder gar dieWarmpreßtemperatur des einen :Metalls über dem Schmelzpunkt des anderen liegt, beispielsweise Cu mit etwa c)oo' C Warmpreßtemperatur, Al mit etwa 40o° C Warmpreßtemperatur und 63o° C Schmelzpunkt, beide mit 5,45° C Eutektikumstemperatur. Das Tiefziehen von Mehrschichtenblechen zu Rohren ist sehr kostspielig, besonders durch den großen Anteil an Abfall, der schon bei der Vorbereitung der runden Mehrschichtenplatten entsteht. Auch das Verschweißen durch Pressen eines aus zwei oder mehr Metallschichten bestehenden Rohrrohlings in einem konischen oder zylindrischen Preßgesenk befriedigt nicht in allen Fällen, weil es eine verhältnismäßig teure Verpackung erfordert und bei mittleren und grö= ßeren Rohrdurchmessern und Wandstärken ungenügende Rohrlängen ergibt.
Man hat auch schon vorgeschlagen, den zum Zusammenschweißep der übereinandergezogenen, auf Schweißtemperatur erhitzten Rohrschichten erforderlichen Druck durch Walzen oder Ziehen zu erzeugen. Das Walzverfahren hat den Nachteil, daß dabei nicht alle Stellen des Rohrumfanges einem gleichmäßigen Druck ausgesetzt sind, so daß die Verschweißung ungleichmäßig ist. Beim Ziehen wird ein großer Teil des radialen Druckes in Reibung umgesetzt und geht in axialer, der Ziehrichtung entgegengesetzter Richtung verloren, wodurch die Rohrschichten einer besonders großen Zugbeanspruchung unterworfen werden. Bei der Plattierung beispielsweise von Cu mit einem Leichtmetall wäre zur Verformung des Kupfers mit einer Warmfestigkeit von etwa 1o kg/mm2 bei etwa 4000 C eine Zugbeanspruchung erforderlich, die für das Leichtmetall mit nur r bis z kg/rnm2 'Warmfestigkeit bei der gleichen Temperatur viel zu hoch wäre und hier zum Zerreißen, mindestens der Ziehspitze, im übrigen zur Überdehnung des Leichtmetalls und damit zu einer so weitgehenden Einschnürung des Leichtmetallquerschnitts führen würde, daß statt des erstrebten diametralen Zusammenpressens ein gegenseitiges Ablösen der beiden Metallschichten voneinander erfolgen würde.
Es ist ferner ein Verfahren bekannt, nach dem Einschmelzdrähte, bestehend aus Wolfram oder Molybdän einerseits und Kupfer, Eisen oder Nickeleisen andererseits, nach vorhergegangener Erhitzung in 1-Jämmerinaschinen zusammengehämmert werden. Abgesehen davon, daß der Grund zur Warmhämmerung dieser Drähte vor allem in der äußerst schlechten Verformbarkeit von Wolfram, @Iohlict:in usw. bei Nornialteniperatur liegt, tritt hierbei jedoch nur ein(_ mechanische Verzahnun- ein. wie sie beispielsweise auch durch Kaltzusammenziehen mehrerer Rohrschichten erreicht werden kann. Eine Verschweißung, wie sie beim angemeldeten Verfahren erzielt wird, liegt jedoch deshalb nicht vor, weil die lsearbeitung bei einer Temperatur beginnt. die um mehr als aooo° C unter dem Schmelzpunkt des Wolframs bzw. des 2#folvlidäns liegt. und der Draht, mittels wiederholtem Durchgang durch Hämmermaschinen. so lange bearbeitet werden muß, bis eine zum Weiterziehen erforderliche Haftung der Metallschichten aufeinander erfolgt ist, währenddessen dieDralittemperatur notwendigerweise weiter stark absinkt.
Beim 'angemeldeten Verfahren muß hingegen in einem einzigen Durchgang durch die Hämmermaschine unter Einhaltung der Schweißtemperatur bereits dieVerschweißung des Leichtmetalls mit dem Auflagemetall erfolgt sein.
Der neuen Erfindung am nächsten kommt ein bekanntes Verfahren, bei dem die Verbindung. von Aluminium mit einem Metall erfolgt, das einen über der Schweißtemperatur des Aluminiums liegenden Schmelzpunkthat. Bei ihm wird das Aluminium auf Schweißtemperatur bzw. die Höchsttemperatur erhitzt, die noch eine Verarbeitung unter Drink zuläßt, das andere Metall aber nur so hoch. daß seine Oxydation bei Luftzutritt noch sicher vermieden wird. Der Vorgang spielt sich daher dicht unter der eutektischen Grenze ab (vgl. die deutsche Patentschrift 2.1.4 82c9). Für die Ausübung des Druckes werden in der Einleitung der Beschreibung genannter Patentschrift wohl Walzen, Ziehen, Hä inmern. Pressen als gleich brauchbare Mittel genannt. In der Beschreibung des patentierten Verfahrens selbst «-erden aber für Drähte, Stangen. Rohre nur mehr das UValz- und "Ziehverfahren angegeben, die wesentlich höhere axiale Geschwindigkeiten als das Hämmern zur Voraussetzung haben. Beim Hämmern würde nämlich die dünne rohrförmige Folie vor Beendigung des Schweißvorganges längst erkaltet sein.
Das Häminerverfahren ist daher unbrauchbar als Teil des dort beschriebenen Verfahrens. Es war also so nicht vorauszusehen, daß durch das neue Verfahren, das nur mit einer kreisenden Iläminerinaschine ausführbar ist, in vorteilhafter `'eise eine gute Schweißverbindung erreicht werden könnte. Für diesen Erfolg ist wesentlich, daß durch das Hämmern der Hauptdruck der Verformung ohne Reibung bewirkt wird und nur ein geringer Druck mit Reibung in einer . Zieldüse nach der Hammerwirkung erfolgt, so däß: der Kraftaufwand in. ihr nur einen kleinen Bruchteil des Gesamtkraftaufwandes ausmacht.
Das neue Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Metallrohren; bestehend aus Rohren ,eines Leichtmetalls oder einer Leichtmetallegierung und einer oder mehreren Rohrschichten eines anderen Metalls; durch Preßschweißen von übereinandergezogenen; auf Schweißtemperatur erhitzten Rohren vermeidet alle vorgenannten Nachteile. Es besteht darin, daß der Schweißdruck durch radial zu den Rohren wirkende, schnell schlagende Schlagbacken erzeugt wird, zwischen denen die Rohre hindurchbewegt werden, wobei die Rohre- und die Schlagbacken gegeneinander eine genügend schnelle Umlaufbewegung ausführen. Dabei werden zur Ausführung des Verfahrens also nur die bekannten Schlagmaschinen benötigt. Bei dem Schlagen können entweder die Schlagbacken um die ohne Drehung längsbewegten Rohre -schnell umlaufen; -oder es können .sich die Schlagbacken in festen Führungen bewegen; und die Rohre können außer ihrer Vorwärtsbewegung noch eine Drehbewegung ausführen.
Das neue Verfahren hat den Vorteil, daß es keine besondere Verpackung der Rohre und auch keine sonstigen teuren Zurichtungen erfordert. Gegenüber dem Walzen gewährleistet es einen auf dem gesamten Umfang gleichmäßigen Schweißdruck und damit eine gleichmäßige Verschweißung. Dem Ziehen gegenüber zeichnet es sich- dadurch aus, daß die Rohrschichten dabei nicht auf Zug beansprucht werden. Infolgedessen läßt.sich das Verfahren auf Rohre aus Metallen mit geringer Warmfestigkeit anwenden. Außerdem wird durch das Schlagen eine besonders gute Verschweißung erzielt, weil die durch die Schläge erzeugten Druckkräfte sehr groß sind und die Metalle während der kurzen. Schlaglauer und wegen der raschen Folge der über den Rohrumfang sich dicht aneinanderreihenden Schläge dem - Schweißdruck nicht ausweichen können. Schließlich bewirken die stoßweisen Hammerschläge eine Zerstörung und Beseitigung der etwa. zwischen den Rohrschichten vorhandenen Oxydschichfen o. dgl., die das Verschweißen Bildern und durch statischen Druck nicht zerstört und entfernt werden. können. Das wirkt sich beim Verschweißen von, Aluminium und sonstigen Leichtmetallen mit günstig aus.
Auf der Zeichnung; ist beispielsweise eine Ausführungsform in einem schematischen Läli"sscliriitt durch die Vorriehtutig dargestellt.
Sie hestelit aus einem zwei- oder mehrteiligeri Satz radial wirkender, schnell hä tnineriider Schlagbacken lt, und 11.,' zwischen cteneii, slic durch eine geeignete Einlage c abgestützten metallenen Rohrschichten a und h bei Schweißtemperatur in Richtung des Pfeiles i hindurchbeä,-egt werden. Die Größe und 13ewegung der Schlagbacken ist so bemessen, daß sie in der geschlossenen Stellung einen dem Ziehkanal einer Ziehmatrize ähnlichen Durchgangskanal frei lassen, so daß eine genügende Querschnittsverminderung des Rohres erreicht wird. Umeine allseitige Bearbeitung des Rohrumfanges zu sichern, kreisen die Schlagbacken unter- -rascher Hämmerbewegung entsprechend schnell um das Rohr.
Es ist auch möglich, daß das Rohr bei nicht kreisenden Schlagbacken außer seiner Vorwärtsbewegung eine genügend schnelle Drehbewegung um seine Achse ausführt.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen 'Metallrohren, bestehend aus mindestens einem Rohr aus Leichtmetall oder einer-Leichtmetallegierung und: einer oder mehrerer Schichten eines anderen Metalls; durch Preßschweißung, dadurch gekennzeichnet; daß die Rohre dicht übereinandergezogen, auf Schweißtemperatur erhitzt werden und ein allseitig gleichmäßiger Schweißdruck und eine Verringerung des Rohrdurchmessers durch ein radial wirkendes Schlagwerk mit schnell schlagenden Backen und schneller Umlaufbewegung herbeigeführt werden. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr:- 71 361, 97,46o, ,123 151s, 2.-14 829; 265 531; . 278655, 296 24o, 403 -150, -157 931462049, 479676, 48o956, 522 161, 58733o, 640 336e österreichische Patentschriften Nr. 103 2o5;, I_37 632, 150751; britische Patentschriften Nr. 1,2 927 v. J. I892, 11:2 369 V'. J: 191,5, ' 351 -1-80, 371 226, 491 676'; USA.-Pateiitschriften Nr. 1 396 91$, 1 166038, 1 166039, . 1 180614, -1 441 159; Georg Sachs »Praktische 2'iletallktttide« 193-1, S: 19,211 15`5..