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Verfahren zur Herstellung plattierter Rohre Es ist bekannt, metallische
Gegenstände, wie Bleche und Bänder, durch Zusammenfügen mit einem anders gearteten
Metall zu plattieren. Dabei wird das Plattierungsmaterial zumeist in erwärmtem Zustand
auf das ebenfalls. zumeist erwärmte zu plattierende .Grundmaterial aufgepreßt oder
aufgewalzt, wobei zuweilen ein Bindemittel, ein sogenanntes Lot zwischen beiden
eingefügt wird. Die letztgenannte Art der Plattierung wird im allgemeinen als unechte
Plattierung bezeichnet, im Gegensatz zu echten Plattierungen, bei welchen die Aufeinanderfügung
des Plattierungsmaterials auf das Grundmaterial in erwärmtem Zustand unter Anwendung
starken Druckes, j edoch ohne Zwischenfügung von Lot, erfolgt. Es findet in diesem
Falle eine der Preßschweißung sehr ähnliche Verbindung statt, indem beide Materialien,
die sich. im plastischen Zustand befinden, mit kleinsten Teilchen ineinandergepreßit
werden. Diese echte Plattierung ist der vorerwähnten unechten Plattierung stark
überlegen. Sie soll auch bei dem neuen Verfahren der kohrplattierung angewandt werden..
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Bei den Plattierungsverfahren, welche zur echten Plattierung führen,
wendet man in bekannter Weise auch reduzierend wirkende Gase an zur Verhütung von
iBildung von Oxydschichten zwischen den zu verwendenden Materialien, weil derartige
Oxydschichten eine innige Verbindung verhindern und ein späteres Lösen der aufeinandergepreßten
Metalle bewirken könnten.
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Die für flache Gegenstände, wie Bänder und Bleche, möglichen Plattierungsverfahren
konnten
bisher zur Planierung von Rohren keine Verwendung finden.
Man hat zwar Versuche zur Plattierung von Rohren gemacht, indem man z. B. ein Stahlrohr
mit einem eingezogenen Kupfer- oder Messingrohr versah und beide dann in erwärmtem
Zustand durch ein Walzwerk schickte, wobei eine weitere Verformung dieses Doppelvorwerkstückes
erfolgte: Es ergab sich jedoch die Schwierigkeit, daß; das tragende Rohr und das
aufzuplattierende Rohr in der Regel verschiedene Erwärmungsgrade. brauchen, um plastisch
verformbar zu sein, wie es für den Durchgang durch ein Walzwerk erforderlich ist.
-Die Folge war, daß das Plattierungsmaterial, das häufig einen niedrigeren Schmelzpunkt
hat als das tragende Material, schon in seinem Aufbau zerstört wurde, bevor die
für das Walzen des tragenden Rohres erforderliche Temperatur erreicht. war. Das
Ergebnis war ein vollkommen unbrauchbares. Erzeugnis. Richtet man sich dagegen bezüglich
der Erwärmung nach dem Material, welches einen niedrigeren Schmelzpunkt hat, so
konnte die Verformung des anderen Materials nicht in genügender Weise erfolgen,
und die Verbindung zwischen beiden Teilen mußte mangelhaft bleiben.
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Man hat dann versucht, plattierte Rohre in der Weise herzustellen,
daß: man plattierte Bleche oder Bänder kreisförmig bog und sie an- den Kanten miteinander
verschweißte.
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Dieses Verfahren ist bei Herstellung von Rohren mit kleinerem Durchmesser,
wenn es sich um Innenplattierung handelt, nicht durchführbar, weil die Schweißung
in diesem Falle nur -von außen erfolgen kann, so daß wohl das tragende Rohr, nicht
aber die schützende Plattierung sicher geschweißt werden kann. Auch bei großen Rohren,
bei denen die Plattierungsschicht von innen geschweißt werden könnte,'oder bei außen
plattierten Rohren ist die. Herstellung des plattierten Rohres durch (Schweißung
des plattierten .Bleches keine Ideallösung, da die :Schweiß:ung der Plattierungsschicht
leicht poröse Stellen enthalten . kann, welche die ganze Plattierung unwirksam machen.
Man hat in anderen Fällen die Herstellung plattierter Rohre dadurch zu erreichen
versucht, daß man Bänder oder Bleche so plattierte, daß die Plattierung auch die,Kanten
der Bleche oder Bänder umfaßte. Man hat dann diese ,Bleche oder -Bänder zum Rohr
geformt, wobei' dann- die mit Plattierungsmaterial überzogenen Kanten zusammenstießen..
Die Schweißung oder Lotung wurde dann an diesen Längskanten vorgenommen, was den
Erfolg- hatte, däB poröse (Stellen der Schweißnaht nicht zu dem Grundmatexial führen
können. Man hat -aber. den Nachteil, ' daß man in Fällen, in! denen das Plättierüngsmaterial
geringere Festigkeit hat als das-. Grundmaterial, nur mit der Festigkeit -des Plaftierüngsrüäterials
rechnen konnte.
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Um ein in Jeder Beziehung einwandfreies plattiertes-Rohr zu erhalten,
bei welchem die hohe Pe:stigkeit des .Grundmaterials und die hohe Schutzfähigkeit
des: Plattierungsmaterials voll ausgenutzt werden. können,- wurde, das erfindungsgemäße,Verfahren
entwickelt. Bei diesem Verfahren kann bei der Herstellung der Plattierung dem verschiedenen
Verhalten der zu verbindenden Werkstoffe gegenüber Ervdärmung Rechnung getragen
werden. Hierin besteht der Hauptvorteil des neuen Verfahrens. Es besteht darin,
daß, in bzw. auf das zu plattierende Rohr ein Hohlblock aus Plattierungswerkstoff
aufgeschoben wird, daß. dann das zu plattierende Rohr durch Ziehvorgang bei Innenplattierung
auf einen kleineren und bei Außenplattierung auf einen größeren Durchmesser verformt
wird und daß dabei,der Plattierungswerkstoff -unter Einwirkung eines Druckstempels
aus einer Druckkammer in einen Spalt zwischen dem auf den gewünschten Durchmesser
gebrachten Rohr und bei Innenplattierung einem entsprechend dimensionierten Dorn
bzw. bei Außenplattierung einem entsprechend .dimensionierten äußeren Muttergesenk
gepreßt wird, wobei die den Plattierungswerkstoff enthaltende .Druckkammer aus dem
unverformten Rohr und dem Dorn bzw. dem Muttergesenk gebildet wird. Durch Anordnung
regulierbarer Wärmequellen - werden die Temperaturen von Plattierungswerkstoff und
zu plattierendem Rohr zonenweise in den für die plastische Verformung und für die
innige Verbindung gewünschten . Grenzen gehalten, insbesondere vor der Verformungsstelle,
um, falls erforderlich, dem Plattierungswerkstoff an dieser Stelle über die Rohrwand
Wärme zuzuführen. Die Anwendung von reduzierenden Schutzgasen zur Verhütung von
Bildung vorn Oxydschichten zwischen zu plattierendem Rohr und Plattierungswerkstoff
und von Oxyd-. schichten auf der zu plattierenden Oberfläche, bevor Berührung zwischen
Rohr und Plattierungswerkstoff stattgefunden hat, ist häufig vorteilhaft. Die Bewegung
des Druckstempels und das Ziehen des Rohres können so gegeneinander abgestimmt sein,
daß sie gleichzeitig beginnen und gleichzeitig beendet sind.
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Der Druckstempel kann Bohrungen für die Einführung eines Schutzgases
in den Schutzraum zwischen Plattierungswerkstoff und zu plattierendem Rohr besitzen.
Es ist vorteilhaft, das vordere Ende des Druckstempels entsprechend dem Übergang
des Rohres vom ursprünglichen Durchmesser auf den endgültigen Durchmesser auszubilden.
Bei Innenplattierung ist der innere Dorn hohl und kann von innen geheizt werden,
um unerwünschte Wärmeabführung über die Wandung des Dornes zu- vermeiden.
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Die -Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in den Abbildungen
beispielsweise schematisch dargestellt.
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. Abb. i zeigt die Innenplattierung und Abb. z die Außenplattierung
eines Rohres.
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Bei Innenplattieren gemäß Abb. i wird ein Rohr A durch einen Ziehring
C auf einen Dorn F gezogen, auf welchem sich bereits ein Hohlblock B aus Plattierungsmaterial
befindet. Das ROhrA hat diejenige Temperatur, -.die zweckmäßig ist; um es vermittels
des Ziehringes C .und einer Zugvorrichtung D auf kleineren Durch:messer zu reduzieren.
.Damit
die für die plastische Vefformung erforderliche Temperatur des Rohres beibehalten
bleibt, ist eine Wärmequelle H vorgesehen, durch welche das Rohr hindurchgezogen
wird. Durch die Wärme, welche das Rohr A an das mit ihm bereits in enger Berührung
befindliche Plattierungsmaterial B abgibt, wird dieses auf eine Temperatur gebracht,
welche seine plastische Verformung zuläßt. Die plastische Verformung des Plattierungsmaterials
B erfolgt durch einen .Druckstempel G, welcher von einer Preßvorrichtung L bewegt
wird. Der Druckstempel G preßt das Plattierungsmaterial B in den Spalt zwischen
dem reduzierten Rohr A und dem Innendorn F. Der Druckstempel G legt in der Zeit,
in welcher das Rohr durch den Ziehring hindurch: gezogen wird, den Weg zurück, welcher
erforderlich ist, um das ganze Plattierungsmaterial in den Spalt zwischen A und
F zu pressen. Damit bei Beendung des Ziehvorganges des Rohres A die Bildung der
Plattierungsschicht ebenfalls beendet ist, soll der Rauminhalt des .Hohlblockes
B aus Plattierungstnaterial gleich dem Rauminhalt der Plattierungsschicht sein.
Für das innige Aufeinanderhaften der Plattierungsschicht und des: Rohres ist es
erforderlich, daß in dem Augenblick des starken Zusammenpressens von tragendem Rohr
und zu plattierendem Werkstoff eine für die Plattierung geeignete Temperatur im
Rohr und im Plattierungsmaterial vorhanden ist. Zu diesem Zweck sind vor Eintritt
des Rohres in den Ziehring Wärmequellen J angeordnet, welche das Rohr stärker erwärmen
und dem Plattierungsmaterial vermittels Wärmeübergang durch die Wand des Rohres
ebenfalls höhere Temperatur geben. Der Druckstempel G ist mit Bohrungen G1 versehen,
um ein reduzierendes Gas in den. Spalt -zwischen zu plattierendem Rohr und zu plattierendem
Werkstoff einführen zu können. In dem dargestellten .Beispiel ist der Innendorn
F mit einer -Bohrung versehen, durch welche die Einführung eines Innenbrenners El
möglich wird, durch den der Dorn so warm gehalten "verden soll, daß eine unerwünschte
Abführung von Wärme vom Plattierungsmaterial über den Dorn nicht zu befürchten ist.
Um die Zugabe, welche für den Angriff des Zugorgans D zur Rohrlänge gemacht werden
muß, gering zu halten, ist eine Scheibe E mit Vierkant in den Dorn F eingesetzt,
damit ein Verquetschen des gezogenen Rohrendes durch das Zugorgan D vermieden wird.
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In Abb. a ist dargestellt, in welcher Weise das Verfahren auszuüben
ist, wenn ein Rohr mit Außenplattierung versehen werden soll. Es wird in diesem
Falle eine Aufweitung des zu plattierenden Rohres vorgenommen. N stellt einen Dorn
dar, durch welchen die Aufweitung vorgenommen wird. Das zu plattierende Rohr kann
über diesen Dorn gezogen oder gepreßt werden. Das Plattierungsmaterial B wird als
Hohlblock auf das zu plattierende Rohr gesteckt und wird von außen von einem Muttergesenk
M umfaßt. Ein Druckstempel G bewirkt hier gemäß Abb. i die plastische Verformung
des Plattierungsmaterials und preß:t dieses in den Spalt ein, welcher zwischen dem
aufgeweiteten Teil des Rohres A und dem Mutt:ergesenk 111 gebildet wird. Auch in
diesem Falle kann es zweckmäßig sein, den Druckstempel G mit ,Bohrungen G1 zu versehen,
um reduzierendes: .Gas in den Spalt zwischen Plattierungsmaterial und Rohr einpressen
zu können.
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Es kann durch die Wärmequelle J dafür gesorgt werden, daß. über den
Durchgang durch die Rohrwand dem Plattierungsmaterial Wärme zugeführt wird. Dabei
kann zweckmäßig die Einstellung der Wärmequelle so erfolgen, daß eine stärkere Erwärmung
vor dem Eintritt des Rohres in die Verformungszone erfolgt, damit die Rohrwand und
das Plattierungsmaterial in der Zone, in welcher die stärkste Aufeinanderpressung
erfolgt, zu inniger-Verbindung befähigt werden.
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In beiden Fällen, d. h. sowohl bei der Innenplattierung wie bei der
Außenplattierung, ist es zweckmäßig, den Enden des Plattierungshohlblockes eine
Form zugeben, welche dem Übergang des Rohres vom Anfangsdurchmesser auf den verkleinerten
bzw. der erweiterten Durchmesser entspricht.
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Das Wesentliche und Neuartige der Erfindung ist die -Bildung einer
Kammer zur Aufnahme des Plattierungsmaterials, wobei die Kammer von der Wand des
noch den ursprünglichen Durchmesser aufweisenden Rohres, von: der Druckfläche eines
Druckstempels, von dem Teil des Rohres, auf dem der Übergang vom ursprünglichen
Durchmesser auf den späteren gewünschten Durchmesser erfolgt, und von einem Innendorn.
bei der Innenplattierung bzw. einem äußeren Muttergesenk bei der Außenplattierung
gebildet wird.
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Das Plattierungsmaterial wird in dieser Kammer im Sinne der Erfindung
durch die Einwirkung des Druckstempels scharf gegen die Wand des noch nicht verformten
Rohres gepreß'.t, außerdem, in den Übergang vom ursprünglichen Durchmesser des Rohres
auf den späteren gewünschten Durchmesser und schließlich in den :Spalt zwischen
der Wand des auf den gewünschten Durchmesser verformten Rohres und dem Innendorn
bei In:nenplattierung bzw. dem äußeren Muttergesenk bei Außienplattierung. Hierbei
wird das Plattierungsmaterial nicht allein durch die Einwirkung des Druckstempels
in Richtung auf den Übergang zur Plattierungsschicht verformt, sondern außerdem
noch durch ziehende Einwirkung der Rohrwand, da die Rohrwand bei der Formänderung
des. Rohres sich schneller fortbewegt als das Plattierungsmaterial.Die ,Bewegung
des Druckstempels, der auf das Plattierungsmaterial drückt, ist so mit der Bewegung
des seine Form ändernden Rohres abgestimmt, daß der längere Weg des Rohres gleichzeitig
mit dem kürzeren Weg des Druckstempels beendet ist. Durch diese eigenartige neuartige
Beeinflussung des Plattierungsmaterials wird erreicht, daß das Plattierungsmaterial
zuerst scharf gegen die Wand des in seinem Durchmesser noch nicht veränderten Rohres
gepreßt wird und daß die Pressung beim Übergang in die endgültige Form des Rohres
auf den endgültigen Durchmesser des Rohres besonders verstärkt
wird.
Der ,Druck nimmt also nach dem sich bildenden fertigen,Stück zu, wodurch bewirkt
wird; daß- sämtliche etwa eingeschlossenen Luft-, und Gasbläschen entgegen der Bewegungsrichtung
des Rohres entweichen müssen. Durch die erfindungsgemäße vorgesehene Anordnung von
regulierbaren Wärmequellen kann erreicht werden, daßi in jedem Stadium der Erzeugung
der Plattierung diejenige Temperatur im Rohr und Plattierungsmaterial herrscht,
die zur Sicherung eines erstklassigen E.rzeugnisses erforderlich ist. Es kann hierdurch
in dem Teil des Plattierungsmaterials, welcher am Druckstempel anliegt, die für
die plastische Verformung erforderliche Temperatur. gehalten werden und in dem Teil,
welcher dem erhöhten Verformungsdruck ausgesetzt ist, diejenige Temperatur, welche
zur Bildung einer innigen Verbindung zwischen Plattierungsmaterial und Rohr erforderlich
ist.
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In manchen Fällen wird es geboten sein, beim Ziehen des zu plattierenden
Rohres nur geringe Durchmesseränderungen zuzulassen, weil die Bean-° spruchurig
des gezogenen Materials sonst zu hoch wird. In diesen Fällen würde beim Innenplattieren
der Spalt zwischen der Innenfläche des zu plattierenden Rohres und dem Dorn von
ungenügender Breite für .die vorerwähnte Druckkammer für das Plattierungsmaterial
sein. Um trotzdem hier die Möglichkeit der Anwendung des neuen Verfahrens zu schaffen,
müßte man vorgehen, wie das in Abb. 3 dargestellt ist. Hierbei erhält der Dorn F
nur an der Stelle, welche unmittelbar hinter dem Reduzierungsring gelegen ist, den
Durchmesser, welcher durch die gewünschte Abmessung der Plattierung gegeben ist,
während er an der Stelle, wo die Druckkammer liegen soll, einen verminderten Durchmesser
hat, so daß hierdurch der Spalt zwischen Dorn und Innenfläche des zu plattierenden
Rohres vergrößert wird.
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In, der Abbildung ist die Berührungsfläche zwischen PlattierungsmaterialB
und Druckstempel G gerade und senkrecht zur Längsachse angeordnet. Man kann natürlich
auch in ,diesen Fällen das Ende des Druckstempels entsprechend dem Übergang des
Rohres von dem ursprünglichen Durchmesser auf den Enddurchmesser ausbilden.
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Entsprechend ist in Abb. 4 dargestellt, wie man vorgehen müßte, wenn
beim Außenplattieren des Rohres die Aufweitung selbst nur gering sein darf. In diesem
Falle müß(te man den lichten Durchmesser des Muttergesenkes. M so weit vergrößern,
daß genügend Raum für die :Bildung der Druckkammer im Sinne der Erfindung verbleibt.