DK177974B1 - Anlæg og fremgangsmåde til afspændingsudglødning af et emne omfattende varmefølsomme dele, samt afspændingsudglødet emne - Google Patents

Abstract

Fremgangmåde og anlæg (11) til afspændingsudglødning af en eller flere første dele (4) af et emne (1), hvor en anden del (3) af emnet indeholder varmefølsomme dele. En kølekappe (8) anbringes omkring den del (3) af emnet, der omgiver varmefølsomme dele, således at den eller de dele (4), der skal udglødes, befinder sig udenfor kølekappen (8). Derefter opvarmes den eller de første dele (4) af emnet individuelt ved induktion til udglødningstemperaturen for materialet i en første udglødningszone (12) i anlægget under samtidig køling af den i kølekappen (8) anbragte anden del af emnet. Efter udglødningen afkøles emnet i en afkølingszone (13) i anlægget, idet såvel udglødning som afkøling af emnet sker under en beskyttende atmosfære. Det bliver muligt at fremstille et metalemne ved at formgive emnet og anbringe varmefølsomme dele i en anden del af emnet forud afspændingsudglødning af en første del af emnet, uden at de varmefølsomme dele i anden del af emnet bliver varmeskadede under udglødningen. Emnet, der afspændingsudglødes, er eksempelvis tilslutningsender på et ventilhus, hvor tilslutningsenderne (4) er formgivet ved plastisk deformation efter montage af ventilsæder, ventilllegeme osv. i den centrale del (3) af ventilhuset.

Description

Anlæg og fremgangsmåde til afspændingsudglødning af et emne omfattende varmefølsomme dele, samt afspændingsudglødet emne.

Opfindelsens område

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangmåde til afspændingsudglødning af en eller flere første dele af et emne, hvor en anden del af emnet indeholder varmefølsomme dele, idet udglødningen sker ved individuel opvarmning af den eller de første dele af emnet til udglødningstemperaturen for metalemnet under en beskyttende atmosfære og og under samtidig køling af anden del af emnet.

Den foreliggende opfindelse angår desuden et anlæg til afspændingsudglødning af en eller flere første dele af et emne, hvor en anden del af emnet indeholder varmefølsomme dele.

Endelig angår opfindelsen et emne, der er afspændingsudglødet ifølge fremgangsmåden eller med anlægget ifølge opfindelsen.

Opfindelsens baggrund

Det er almindeligt kendt at fremstille ventiler, eksempelvis kugleventiler, og dermed ventilhuse i flere dele for derefter at samle disse dele omkring et ventilsæde og et ventillegeme. Sådanne ventilhuse fremstilles typisk i messing eller i en anden kobberbaseret legering og samles typisk med modsvarende gevind i de respektive dele eller alternativt ved hjælp af bolte, f.eks. i flangesamlinger.

Når der er tale om en kugleventil er ventillegemet, som navnet antyder kugleformet, og med en ydre størrelse, der er større end de forbindelsesåbninger, der er i ventilhuset. En sådan ventil har derfor et ventilhus med en indre geometri, hvori ventilsæde og ventillegemet placeres. Ventilhuset er typisk sammenføjet i nærheden af ventillegemet, idet denne kræver den største indvendige dimension. Sådanne ventiler er typisk fremstillet af støbte emner, der via maskinel bearbejdning bliver tildannet og formgivet til den ønskede geometri. Denne proces med formgivning er dog ret omkostnings tung af flere årsager. Dels skal de enkelte emner støbes, og dels skal de håndteres og bearbejdes enkeltvis i et dertil egnet spåntagende bearbejdningscenter. Da de enkelte emner bearbejdes enkeltvis er denne proces tidskrævende, uagtet at der anvendes moderne og hurtige processer.

Ud over, at de støbte emner skal håndteres og bearbejdes forud for samling omkring et ventilsæde og et ventillegeme, spiller materialeprisen også en stor rolle. Messing eller en anden egnet legering er dyr og koster markant mere end eksempelvis almindeligt svejsbart kulstofstål eller rustfast stål.

Der er derfor et udtrykt ønske om at kunne fremstille ventiler, til eksempelvis varme-og kølesystemer, til drikkevand som til andre formål, i stål - eksempelvis kulstofstål eller rustfast stål, der dels er billigere og som med moderne produktionsudstyr kan bearbejdes direkte fra et pladeemne eller et røremne ved plastisk deformation eller lignende i en hurtigere og billigere proces end det er muligt at støbe og bearbejde støbte emner i messing.

Plastisk deformerede emner skal normalt afspændingsudglødes for at genskabe de oprindelige. Når et emne, f.eks. ovenfor nævnte ventilhus, formgives omkring varme-følsomme dele, f.eks. ventillegeme, ventilsæde og pakninger, der er lavet af andre materialer eller andre metaller, f.eks. kobber, messing, gummi eller plast, der ikke tåler de temperaturer, der anvendes ved udglødningen, kan denne metode til at genskabe materialets egenskaber ikke anvendes, og man må derfor opgive at udgløde emnet.

Et eksempel på udglødning af et stålemne er beskrevet i US 2011/0163256 Al. Heri beskrives en metode til at varmebehandle et kompositemne af austenitisk stål, så der dannes et eller flere magnetiske områder i emnet. Varmebehandlingen foregår under en beskyttende atmosfære og efterfølgende kølimg, fortrinsvis ved chokkøling under vand, eller ved at beskyttelsesgassen optager varmen fra emnet. Der kan evt. anvendes køleringe på emnet.

Der er derfor et stort ønske om at kunne afspændingsudgløde en del af et emne, hvor en anden del af emnet indeholder varmefølsomme dele, der ikke tåler de høje udglødningstemperaturer.

Opfindelsens formål

Det er formålet med opfindelsen at angive en løsning på ovennævnte problemer, hvor det bliver muligt at foretage afspændingsudglødning af en første del af et emne, hvor en anden del af emnet indeholder dele, som ikke tåler opvarmning eller udglødning.

Beskrivelse af opfindelsen

Disse formål opnås ved en fremgangmåde til afspændingsudglødning af en eller flere første dele af et emne, hvor en anden del af emnet indeholder varmefølsomme dele, som i det mindste omfatter, at en kølekappe anbringes omkring den del af emnet, der omgiver varmefølsomme dele, således at den eller de dele, der skal udglødes befinder sig udenfor kølekappen, at den eller de første dele af emnet opvarmes til udglødningstemperaturen for materialet, og under samtidig køling af den i kølekappen anbragte anden del af emnet, og at emnet afkøles, idet såvel udglødning som afkøling af emnet sker under en beskyttende atmosfære.

Herved opnås det, at det bliver muligt at fremstille et metalemne ved at formgive emnet og anbringe varmefølsomme dele i en del af emnet forud for afspændingsudglødning af en del af emnet, uden at de varmefølsomme dele i anden del af emnet bliver varmeskadede under udglødningen. Ved afspændingsudglødningen fjernes de spændinger, der opstår i metallet under deformationsprocesserne, og materialets oprindelige egenskaber genskabes. Opvarmningen sker fortrinsvis ved induktion, idet hver første del af emnet anbringes i et magnetfelt, der skifter retning med høj frekvens, hvilket er med til at sikre opvarmningen af metalemnet til udglødningstemperaturen. Alternativt anvendes gasbrændere, idet hver første del af emnet opvarmes individuelt af en eller flere gasbrændere. Hvis der anvendes gasbrændere tilføres forbrændingsluft eller ilt direkte til brænderne, så den i videst muligt omfang undgår at blive opblandet i den beskyttende atmosfære. Opvarmning med induktion, som beskrevet ovenfor, har den store fordel, at der ikke skal tilføres ilt, og at der ikke genereres CO2 under opvarm ningen. Da disse gasser kan påvirke metallets korrosionsegenskaber, for iltens vedkommende, hhv. kulstofindhold, for (XT’s vedkommende, er det en fordel at undgå disse i videst muligt omfang, da metallets egenskaber derved bliver lettere at styre ved afspændingsudglødningen mht. kulstofindhold og korrosion.

Afkølingen af emnet foregår fortrinsvist ensartet i hele det udglødede område under den beskyttende atmosfære. Afkølingen af de udglødede dele af emnet kan ske som bratkøling, hvilket er særligt anvendeligt til at genskabe de oprindelige materialeegenskaber for austenitiske ståltyper, herunder rustfrie ståltyper, eller afkølingen kan foregå gradvist over en periode f.eks. fra 1-2 minutter til 2 timer, fortrinsvis i løbet af 1 minut - 1 time, herunder 2-10 minutter og især 2-6 minutter eksempel vist for genskabelse af materialeegenskaberne for andre typer stål, herunder rustfrit stål og kulstofstål. Da udglødning og afkøling sker under den beskyttende atmosfære uden ilt tilstede, vil der ikke opstå en glødeskal på emnet.

Temperaturen i afkølingszonen er fortrinsvist af samme størrelsesorden, som temperaturen for den del af emnet, der er anbragt i kølekappen, som beskrevet nedenfor.

Eksempelvis kan ventilhuse af kobber, kulstofstål eller rustfast stål, herunder syrefast rustfri stål, eller lignende materialer, således fremstilles ved, at man monterer pakninger, ventilsæder, ventilspindel og lignende varmefølsomme dele i ventilhusets centrale del forud for formgivning af tilslutningsenderne. Derved kan der fremstilles et ventilhus, der alene udgøres af et enkelt emne, der er dannet i et stykke uden nogen former for sammenføjninger ved svejsning, med skruer, bolte eller lignende sammenføjningsmetoder. Da ventilhuset derfor kan fremstilles ud fra et rørstykke, er opfindelsen derfor særdeles velegnet, når der er tale om kugleventiler, herunder almindelige stopventiler og gennemstrømningsventiler. Opfindelsen kan med fordel også anvendes ved formgivning af andre typer af ventiler, f.eks. trevejsventiler eller lignende med mere end to tilslutningsender, hvor ventilsædet sidder i en central del, der har en større dimension og/eller en anden form end tilslutningsendeme, og hvor det derfor er fordelagtigt at placere ventillegeme, ventilsæde og eventuelle pakninger i den centrale del forud for formgivningen af tilslutningsendeme. Derved er metoden velegnet til formgivning af billigere materialer end messing og andre lignende kobberbas serede legeringer, der normalt anvendes ved formstøbte ventilhuse, idet formgivningen ved meto den gør det muligt, at der kan anvendes eksempelvis kulstofstål eller rustfast stål til fremstilling af ventilhuset, hvilket sikrer, at ventilhusene kan fremstilles i tyndvæggede materialer, og at man undgår størstedelen af spåntagende arbejder og svejseprocesser ved fremstillingen af ventilhusene. Opfindelsen er dog ikke begrænset til brug ved afspændingsudglødning af formgivne ventilhuse, men kan også anvendes til afspænding sudglødning af en del af et metalemne af eksempelvis kobber, kulstofstål eller rustfast stål, herunder syrefast rustfri stål, eller lignende materialer, der med fordel kan afspændingsudglødes, og hvor en anden del indeholder varmefølsomme dele. Eksempler herpå kan f.eks. være maskindele af stål, der eksempelvis indeholder kuglelejer, plastdele, elektronik eller lignende varmefølsomme dele, som bliver monteret i ma-skindelene forud for udglødningen af emnerne.

I en variant af opfindelsen vil temperaturen i metallet under udglødningen afhænge af, hvilken ståltype eller stållegering emnet fremstilles af, men vil typisk ligge i området 700-1300°C„ herunder fortrinsvis 800-1100 °C, og herunder især 1000-1100 °C, hvilket sikrer, at rustfrie ståltyper eller syrefaste rustfri ståltyper bliver opvarmet til en tilstrækkelig temperatur til at blive udglødet.

I yderligere en variant af opfindelsen holder kølekappen den anden del af emnet ved en temperatur på op til 150 °C, herunder 50-150 °C, og fortrinsvist 55-130 °C, herunder især 60-80 °C, hvilket sikrer, at de temperaturfølsomme dele i den anden del af emnet ikke udsættes for de høje temperaturer, som forekommer ved udglødningen af emnets første dele. Dette beskytter dem imod at blive ødelagt under udglødningen, og derved bliver det eksempelvis muligt at formgive dele af emnet, f.eks. et ventilhus, herunder at montere de følsomme dele i den anden del af emnet forud for afspændingsudglødningen af den eller de første dele af emnet.

I yderligere en variant afkøles kølekappen forud for anbringelse af emnet i kølekappen. Dette er med til at sikre, at de varmefølsomme dele i den anden del af emnet, der er placeret i kølekappen, også afkøles noget inden emnets første dele udsættes for udglødningen. Dette bidrager til yderligere at sikre disse varmefølsomme dele mod at blive udsat for temperaturer, der ødelægger delene, under udglødningen af de første dele af emnet.

Dermed er opfindelsen også velegnet til fremstilling af ventiler, som er særpræget ved, at det nævnte ventilhus er fremstillet af et emne med rørformede endedele, og at ventillegeme samt et eller flere ventilsæder er monteret i ventilhusets centrale del forud for formgivning af tilslutningsenderne, idet tilslutningsenderne derefter er formgivet ved opvarmning eller udglødning og efterfølgende formgivning af endedelene af det rørformede emne.

Ved anvendelse af denne formgivning af ventilhuset tillades det at formgivningen af tilslutningsendeme sker efter at ventilsæder, ventillegemer og eventuelle pakninger er monteret i det halvfærdige ventilhus. Dette tillader desuden, at ventilhuset fremstilles med væsentligt reduceret vægtykkelse, hvilket yderligere bidrager til væsentligt reducerede produktionsomkostninger. Ventilen er således også velegnet til brug i forbindelse med andre tyndvæggede materialer, der for tiden vinder indpas i industrien og i stigende grad anvendes til såvel industrielle løsninger for rørsystemer som til VVS installationer i boligbyggeri. Der er utallige fordele ved tyndvæggede rør og fittings og samlemetodeme er meget enkle, hvorved tidskrævende og fordyrende arbejde med gevindskæring, svejsning eller lodning undgås.

En variant af fremgangsmåden omfatter, at ventilhusets tilslutningsender efterfølgende afkøles. Herved opnås det, at udglødningen og den efterfølgende afkøling af metallet, især ståltyper, medfører en afspændingsudglødning af ventilhusets vægmateriale, hvilket medfører, at det ikke er nødvendigt at foretage efterfølgende overfladebehandling af ventilhuset, hvilket også medfører en lavere produktionspris på det færdige produkt.

Ifølge opfindelsen bliver udglødningen og den efterfølgende afkøling foretaget under anvendelse af en beskyttende atmosfære, da eventuel oxidation af metallet som følge af tilstedeværelse af ilt under udglødningen og afkølingen undgås, når der anvendes en beskyttende atmosfære. Den beskyttende atmosfære omfatter eksempelvis Argon (Ar), helium, (He), kvælstofgas (N2), brint (¾) eller en kombination af en eller flere af disse gasser. En velegnet beskyttelsesgas til rustfast stål er eksempelvis FORMIER™ gas, som er kvælstofbaseret og indeholder en mindre mængde brint, f.eks. i en mæng de på op til 5-10%. Hvis ventilhuset fremstilles af kobber er den inaktive gas fortrinsvis baseret på argon, nitrogen eller helium eller blandinger heraf.

Opfindelsen angår desuden et anlæg til afspændingsudglødning af en eller flere første dele af et emne, hvor en anden del af emnet indeholder varmefølsomme dele. Emnets anden del er anbragt i en kølekappe. Anlægget omfatter en opvarmningszone med midler til individuel opvarmning af en eller flere første dele af et emne til udglødningstemperaturen for materialet, en efterfølgende afkølingszone til afkøling af de udglø-dede første dele, idet såvel opvarmningszonen og afkølingszonen er anbragt i en beskyttende atmosfære. Herved bliver det muligt at udgløde den første del af emnet, samtidigt med at den anden del af emnet holdes afkølet i kølekappen, hvilket sikrer, at de varmefølsomme dele ikke beskadiges under udglødningen af den eller de første dele af emnet. De to zoner til udglødning og afkøling er fortrinsvis omgivet af en beskyttende atmosfære for at sikre, at metallet ikke udsættes for ilt, og dermed oxidation af metallet og dermed rustdannelser, under udglødningen og den efterfølgende afkøling. Den beskyttende atmosfære i de to zoner kan eksempelvis dannes i en tunnel, hvor den første del af tunnelen udgør udglødningszonen og den anden del af tunellen udgør afkølingszonen.

I en variant af anlægget omfatter det transportmidler til transport af emner monteret i en kølekappe igennem opvarmningszonen og afkølingszonen. Dette er med til at muliggøre kontinuerlig tilførsel af emner monteret i kølekapper, så udglødningen og den efterfølgende afkøling kan udføres fuldautomatisk på en produktionslinje.

I yderligere en variant af opfindelsen omfatter midlerne til individuel opvarmning af en eller flere første dele af emnet induktionsopvarmning med en elektromagnetisk spole til anbringelse omkring en første del af emnet. Denne konstruktion muliggør ensartet opvarmning af emnets første dele langs hele omkredsen af emnet. Desuden muliggør denne konstruktion, at spolerne kan bevæges i forhold til emnet, f.eks. ved at spolerne hver især er anbragt på en bevægelig arm, hvorved spolerne kan placeres, så emnets første dele bliver anbragt i spolens centrale åbning, når emnet transporteres ind i udglødningszonen i anlægget.

I yderligere en variant af anlægget omfatter de elektromagnetiske spoler midler til at holde dem kølede, hvilket forhindrer, at metallet i spolerne, som oftest kobber, selv opvarmes til temperaturer over udglødningstemperaturen for metallet i spolen under induktionsopvarmningen af emneme.

I yderligere en variant af opfindelsen omfatter anlægget midler til at afkøle kølekappen, såsom en forudgående nedkølingszone til nedkøling af kølekappen forud for placering af emnet i kølekappen, f.eks. i form af en forudgående køle- eller frysetunnel eller kølevæskeforbindelser til indløb og udløb af cirkulerende kølevæske til og fra kølekappen. Vand er særligt velegnet som kølemiddel, da det er billigt og har stor varmekapacitet og derfor er yderst velegnet som kølemiddel. Ved at kølekapperne er nedkølet inden emneme anbringes i kølekappeme, kan de afkølede kølekapper sikre, at temperaturen i den anden del af emnet reduceres fomd for udglødningen af den første del af emnet. Dette er med til yderligere at forhindre varmeskader på de varmeføl-somme dele i den anden del af emnet.

Opfindelsen angår desuden et emne, med en eller flere første dele af et emne, hvor en anden del af emnet indeholder varmefølsomme dele, som er afspændingsudglødet ifølge fremgangsmåden og/eller i et anlæg ifølge opfindelsen. Emnet er, i en variant en ventil, der omfatter et ventilhus, med en central del og med en, to eller flere tilslutningsender, hvor de nævnte tilslutningsender strækker sig væk fra den centrale del, hvor der indvendigt i den centrale del er arrangeret et ventillegeme, hvor ventillegemet er arrangeret i et ventilsæde og forbundet til en ventilspindel, hvor ventilspindlen er arrangeret i en spindelstuds på ventilhuset, og at det nævnte ventilhus er fremstillet af et emne med rørformede endedele, som er formgivet fomd for afspændingsudglødnig-nen af disse, og at ventilens ventillegeme samt et eller flere ventilsæder, samt eventuelle pakninger mv., er monteret i ventilhusets centrale del fomd for formgivning af ventilhuset, idet den centrale del af ventilhuset først er formgivet ved reduktion af rør-diamenteren af de rørformede endedele, fortrinsvist ved plastisk deformation med matricer og/eller dorne i et eller flere trin og derefter er tilslutningsendeme formgivet ved plastisk deformation af de rørformede endedele, fortrinsvist med matricer og/eller dorne i et eller flere trin. Herved opnås det, at det bliver muligt at fremstille et ventilhus, hvor diameteren i tværsnittet i den centrale del omkring ventillegeme og ventilsæde er større end diameteren i tilslutningsenderne, eksempelvis ved fremstilling af en kugleventil, f.eks. såkaldt full-flow kugleventil, hvor diameteren i åbningen i kuglen svarer til diameteren i tilslutningsenderne og dermed også rørsystemets diameter. Dette nødvendiggør, at den centrale del af ventilhuset, hvor kugle samt ventilsæder er placeret, har en større diameter end tilslutningsenderne.

Ventilhusets centrale del indeholder komponenter, f.eks. ventillegeme, pakninger osv., der er fremstillet af eller omfatter materialer, f.eks. resiner, såsom Teflon® (PTFE), eller elastomerer, såsom eksempelvis pakninger af ethylene propylene diene monomer (EPDM), der ikke tåler de høje temperaturer, der opstår under varmebehandlingen eller udglødningen af tilslutningsendeme. Derfor holdes den centrale del af ventilhuset afkølet under udglødningen af tilslutningsendeme, idet den centrale del af ventilhuset placeres i en kølekappe, som f.eks. er udformet som en kølekæbe. Kølekappen er tilsluttet et cirkulerende kølemiddel, herunder fortrinsvist vand eller andre almindeligt kendte kølemidler. Det foretrækkes, at temperaturen i den centrale del af ventilhuset holdes på ca. 50-150 °C, fortrinsvist 60-80 °C, hvilket sikrer, at de varmefølsomme dele, der allerede er monteret i den centrale del af ventilhuset ikke tager skade under varmebehandlingen/udglødningen af tilslutningsendeme.

I en variant af metoden bliver ventilspindlen monteret samtidigt med, at spindelstudsen fastgøres på emnet med de rørformede tilslutningsender, hvilket medfører færre samlinger på det endelige ventilhus, da spindelstudsen kan udformes som en enhed, idet en integreret endeflade på spindelstudsen kan holde ventilspindlen på plads i spindelstudsen. Når gevindstudsen derefter fastgøres på den centrale del af emnet med de rørformede ender undgår man at udforme spindelstudsen med et gevind eller en flangesamling til en endedel, der holder ventilspindlen på plads i ventilhusets spindelstuds. Alternativt kan ventilspindlen monteres efter, at spindelstudsen er monteret, idet enden af ventilstudsen derfor må omfatte et gevind- eller en flangesamling eller lignende til en endedel, som den eneste samling på ventilhuset.

T egningsbeskri velse

Opfindelse vil i det følgende blive beskrevet under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser en ventil med et ventilhus, som er formgivet og derefter afspændings-udglødet ifølge opfindelsen, fig. 2 viser et rørformet emne, med en spindelstuds med ventilspindel monteret, fig. 3 viser et ventilhus placeret i en kølekappe forud for afspændingsudglødning af tilslutningsendeme,

Fig. 4 viser midler til induktionsopvarmning af endedelene af et ventilhus med monteret kølekappe ved afspændingsudglødningen, og fig. 5 viser et tunnelsystem, hvor udglødning og efterfølgende afkøling kan udføres under beskyttende atmosfære.

I beskrivelsen af figurerne vil identiske eller tilsvarende elementer blive betegnet med de samme henvisningsbetegnelser i de forskellige figurer. Der vil således ikke blive givet en forklaring af alle detaljer i forbindelse med hver enkelt figur/udførelsesform.

Detaljeret beskrivelse af opfindelsen Nærværende opfindelse vil i det følgende blive forklaret i forbindelse med afspænding sudglødning af tilslutningsendeme på en ventil, f.eks. en kugleventil, hvor den centrale del af ventilhuset indeholder varmefølsomme dele, herunder eksempelvis ventillegeme, ventilsæder, pakninger og lignende, der er anbragt i ventilhusets centrale del forud for formgivningen af tilslutningsenderne. Opfindelsen er dog ikke begrænset til bmg ved afspændingsudglødning af formgivne ventilhuse, men kan også anvendes til afspændingsudglødning af en del af et metalemne, af eksempelvis kobber, kulstofstål eller mstfast stål, herunder syrefast rustfri stål, eller lignende materialer, der med fordel kan afspændingsudglødes, og hvor en anden del indeholder varmefølsomme dele. Eksempler herpå kan f.eks. være maskindele af stål, der eksempelvis indeholder kuglelejer, plastdele, elektronik eller lignende varmefølsomme dele, som bliver monteret i maskindelene forud for udglødning af emnerne.

I fig. 1 ses en ventil 1 med et ventilhus 2, hvor ventilhuset 2 har en central del 3 og mindst to tilslutningsender 4. Formgivning af ventilhuset 2 sker ud fra et rørformet emne 5, se fig. 2, hvor der er monteret en spindelstuds 7 og en ventilspindel 6 i spin delstudsen 7. Derefter er ventillegeme og ventilsæder, samt pakninger m.v. (ikke vist) monteret inde i det rørformede emnes 5 centrale del 3 i forbindelse med spindelstudsen og ventilspindlen 6.

Ventilhuset 2 er fremstillet af stål, eksempelvis kulstofstål eller rustfast stål, herunder især syrefast rustfri stål, der dels er billigere og som med moderne produktionsudstyr kan bearbejdes direkte fra et pladeemne eller et røremne, i en hurtigere og billigere proces end det eksempelvis er muligt at støbe og bearbejde støbte emner i messing.

Tilslutningsenderne 4 på ventilhuset 2 er her vist med et design, der er indrettet som såkaldte press-fittings. Selve formen på tilslutningsendeme 4 er opfindelsen uvedkommende, men alene et eksempel på hvordan disse tilslutningsender 4 kan være udført forud for afspændingsudglødning ifølge opfindelsen.

De to tilslutningsender 4 er først plastisk deformeret, fortrinsvis ved aksial og/eller radial plastisk deformation, til et mindre indvendigt tværsnit, hvorved ventilhusets centrale del 3 opnår et øget tværsnit i forhold til tilslutningsenderne 4. Derefter tilpasses formen på tilslutningsenderne 4 til det ønskede brug ved formgivning med aksial og/eller radial plastisk deformation med dome og/eller matricer til ventilhusets endelige form, som det er vist på fig. 1.

Denne formgivning af metallet medfører, at der opstår spændinger, som kan medføre, at metallet eksempelvist korroderer. Det er derfor normalt at overfladebehandle emner, f.eks. ved at forzinke eller galvanisere emnet, der er blevet plastisk deformeret eller alternativt at afspændingsudgløde emnet.

Ifølge opfindelsen kan materialets oprindelige egenskaber genskabes, hvorved denne overfladebehandling undgås ved, at man afspændingsudgløder tilslutningsenderne efter formgivningen ved plastisk deformation.

Dette sker ifølge opfindelsen fortrinsvist ved induktionsopvarmning i form af en udglødning af tilslutningsendeme 4 på ventilhuset 2. Opvarmningen ved induktion til udglødningstemperaturen for materialet sker ved, at hver første tilslutningsende 4 an bringes i et magnetfelt, der skifter retning med høj frekvens, idet den centrale del af ventilhuset samtidigt hermed holdes ved en lavere temperatur med midler 8 til at køle den centrale del 3 af ventilhuset 1.

Opvarmning med induktion, som beskrevet ovenfor, har den store fordel frem for gasbrændere, at der ikke skal tilføres ilt eller forbrændingsluft, og at der ikke genereres CO2 under opvarmningen. Da disse gasser kan påvirke metallets korrosionsegenskaber hhv. kulstofindhold, er det en fordel at undgå disse i videst muligt omfang, da metallets egenskaber derved er tilnærmelsesvist konstante mht. kulstofindhold og korrosion.

Efter udglødningen af ventilhusets 2 tilslutningsender 4 afkøles disse efterfølgende. Herved opnås det, at udglødningen og den efterfølgende afkøling af metallet, især ståltyper, medfører en afspændingsudglødning af ventilhusets vægmateriale, hvilket medfører, at det ikke er nødvendigt at foretage efterfølgende overfladebehandling af ventilhuset.

Temperaturen i metallet under udglødningen afhænger af, hvilken ståltype eller stålle-gering ventilhuset fremstilles af, men den vil typisk ligge i området 700-1300 °C, herunder fortrinsvis 800-1100 °C, og herunder især 1000-1100 °C, idet udglødningen eksempelvis foretages ved ca. 1050 °C, når der anvendes syrefast rustfast stål.

Afkølingen af emnet foregår fortrinsvist ensartet i hele det udglødede område under den beskyttende atmosfære i afkølingszonen.. Afkølingen af de udglødede dele af emnet kan ske som bratkøling, hvilket er særligt anvendeligt til at genskabe de oprindelige materialeegenskaber for austenitiske ståltyper, herunder rustfrie ståltyper, eller afkølingen kan foregå gradvist over en periode f.eks. op til 5 minutter, fortrinsvis i løbet af op til 3 minutter, eller eksempelvist op til to eller en time(r) for genskabelse af materialeegenskaberne for andre typer kulstofstål. Temperaturen i afkølingszonen er fortrinsvist af samme størrelsesorden som temperaturen i kølekappen.

Udglødningen og den efterfølgende afkøling sker under en beskyttende atmosfære for at undgå oxidation af metallet. Dette medfører desuden, at der ikke opstår en glødeskal på rustfrit stål efter udglødningen, og man undgår derved også at skulle fjerne en så dan glødeskal. Den beskyttende atmosfære omfatter gasser som argon (Ar), helium, (He), kvælstofgas (N2), eller en kombination af en eller flere af disse gasser. Beskyttelsesgassen kan eventuelt indeholde mindre mængder af andre gasser, herunder f.eks. hydrogen (H2). En velegnet beskyttelsesgas til rustfast stål er eksempelvis FORMIER™ gas, som er kvælstofbaseret og indeholder en mindre mængde brint, f.eks. i en mængde på op til 5-10%. Hvis ventilhuset fremstilles af kobber er den inaktive gas fortrinsvis baseret på argon, nitrogen eller helium eller blandinger heraf.

Opvarmningen af endedelene 4 af det rørformede emne 2’ til udglødning sker ifølge opfindelsen ved induktionsopvarmning, da dette dels er muligt ved de fleste stållegeringer samt kobber. Denne metode sikrer en hurtig opvarmning og er velegnet til fuldautomatisk produktion, så hele processen kan foregå fuldautomatisk. Dette foregår fortrinsvist ved, at en elektromagnetisk spole 16 føres omkring hver af endedelene 4, hvorefter der tilsluttes strøm til spolerne 16. Det magnetfelt, der herved opstår omkring og igennem spolerne, skifter konstant retning, og vil opvarme tilslutningsenderne 4, fortrinsvist til udglødningstemperaturen for metallet eller metallegeringen er opnået. Magnetfeltet skifter fortrinsvist retning med høj frekvens, hvilket er med til at sikre opvarmningen af metalemnet til udglødningstemperaturen. Efter udglødningen af tilslutningsendeme 4 afkøles ventilen efterfølgende i den beskyttende atmosfære.

Ventilhusets centrale del indeholder komponenter, f.eks. ventillegeme, pakninger osv., der er fremstillet af eller omfatter materialer, f.eks. resiner, såsom Teflon® (PTFE), eller elastomerer såsom eksempelvis pakninger af ethylene propylene diene monomer (EPDM) osv., og dermed ikke tåler de høje temperaturer, der opstår under udglødningen af tilslutningsenderne 4. Derfor køles den centrale del 3 af ventilhuset 2 under udglødningen, idet den centrale del 3 af ventilhuset 2 placeres i en kølekappe 8, som f.eks. er udformet som en kølekæbe 8, se fig. 3. Det foretrækkes, at temperaturen i den centrale del af ventilhuset holdes på ca. 50-150 °C, fortrinsvist 55-130 °C, herunder især 60-80 °C, hvilket sikrer, at de varmefølsomme dele, dvs. spindel 6, ventillegeme, ventilsæde, pakninger osv., der allerede er monteret i den centrale del 3 af ventilhuset 2 ikke tager skade under udglødningen af tilslutningsenderne 4.

Kølekappen 8 er fortrinsvist udformet i metal, f.eks. kobber eller lignende, og er i viste version udformet som en kølekæbe med to samvirkende dele 8a, 8b, der klemmes fast omkring den centrale del 3 af ventilhuset 2, hvori de varmefølsomme dele, eksempelvis ventillegeme, ventilsæder og pakninger, befinder sig. Kølekæbens 8 indre overflade er udformet med recesser, der er formgivet, så ventilhusets 2 centrale del 3 passer ned i recesserne, idet endedelene 4, der skal formgives til tilslutningsender 4 rager udenfor kølekæben 8, som vist på fig. 3. En anden form på kølekappen 8 er mulig, idet formgivningen af denne blot skal tilpasses til det emne, der skal behandles, således at kølekappen 8 omgiver den eller de dele af emnet, der skal beskyttes imod varme under udglødningen og de dele, der skal udglødes er placeret udenfor kølekappen 8.

I en variant af opfindelsen bliver kølekappen 8 nedkølet ved, at denne transporteres denne igennem en nedkølingszone (ikke vist i fig.) forud for montering af ventilens 1 centrale del 3 i kølekappen 8. Nedkølingszonen er eksempelvis en køle- eller frysetunnel. Kølekappen nedkøles derved til en lav temperatur, f.eks. under 10 °C, såsom -30-10 °C temperaturer, herunder især -10-5 °C, idet det derved er muligt at holde den centrale del af ventilhuset indenfor de ovennævnte temperaturintervaller. Dette skyldes især, at kølekappens metal, særligt kobber, let optager og afgiver varme og derfor også let bliver nedkølet. Ved at anbringe ventilhuset 2 i den nedkølede kølekappe 8 forud for udglødningen af tilslutningsendeme 4 opnås også en forudgående nedkøling af de varmefølsomme dele af den centrale del 3 af ventilhuset 2, hvilket er med til yderligere modvirke varmeskader på de varmefølsomme dele i form af ventilsæde, ventillegeme, pakninger osv.

Alternativt har kølekappen 8 tilslutninger 9 for tilløb og udløb af et cirkulerende kølemiddel, herunder fortrinsvist vand eller andre almindeligt kendte kølemidler. Vand er særligt velegnet, da det er billigt og har stor varmekapacitet og derfor er yderst velegnet som kølemiddel.

Opfindelsen er særdeles velegnet til fuldautomatisering, som vist på fig. 5, idet monteringen af ventilhusene 2 i kølekapperne 8, placeringen af spolerne 10 omkring tilslutningsenderne 4 for induktionsopvarmning til udglødning og efterfølgende at fjerne spolerne 10 kan foregå fuldautomatisk, idet udglødningstrinnet 12, og den efterfølgen de afkøling 13 sker under den beskyttende atmosfære, der eksempelvis kan tilvejebringes i en tunnel 11 over et transportbånd 14, som kølekapperne 8 med ventilerne 1 er anbragt på. Automatiseringen af produktionen kan f.eks. ske under anvendelse af robotteknologi.

Som nævnt ovenfor bliver ventilhusets ender udglødet ved individuel induktionsopvarmning af hver tilslutningsende 4. Dette udføres med en elektromagnetisk spole 10, til anbringelse omkring tilslutningsenden 4. Den elektromagnetiske spole 10 er fortrinsvist ringformet, da dette tillader, at tilslutningsenden 4 bliver opvarmet ensartet langs hele sin omkreds. Hvis anlægget anvendes til afspændingsudglødning af andre emner med andre former kan formen på den elektromagnetiske spole 10 tilpasses formen på tværsnittet af emnet, og spolen 10 kan således være oval, eller polygonisk, såsom trekantet, kvadratisk , rektangulær, pentagonal, hexagonal osv.

De elektromagnetiske spoler (10) omfatter fortrinsvist midler til at køle spolerne for at undgå, at disse bliver overophedede af det magnetiske felt.

De elektromagnetiske spoler 10 er fortrinsvist hver især anbragt på en bevægelig arm 15, hvorved spolerne 10 kan placeres omkring tilslutningsenderne 4 på ventilen, når disse transporteres ind i udglødningszonen 12 i anlægget. Disse arme 15 bevæges på konventionel vis, f.eks. som en robotarm, med hydraulik eller lignende, og bevægelserne styres på konventionel vis, f.eks. med servoteknik, som eksempelvis er styret vha. en forprogrammeret processor.

Claims (14)

1. Fremgangmåde til afspændingsudglødning af en eller flere første dele (4) af et metalemne (1), hvor en anden del (3) af emnet indeholder varmefølsomme dele, idet udglødningen sker ved individuel opvarmning af den eller de første dele (4) af emnet til udglødningstemperaturen for metalemnet (2) under en beskyttende atmosfære og og under samtidig køling af anden del af emnet (1), kendetegnet ved, i det mindste at omfatte følgende trin: - en kølekappe (8) anbringes omkring den del (3) af emnet, der omgiver varmefølsomme dele, således at den eller de dele (4), der skal udglødes befinder sig udenfor kølekappen, - at den individuel opvarmning af den eller de første dele (4) af emnet til udglødningstemperaturen for metalemnet (2) sker under samtidig køling af den i kølekappen (8) anbragte anden del (3) af emnet (1), og - afkøling af emnet idet såvel udglødning som afkøling af emnet (1) sker under en beskyttende atmosfære.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at udglødningen sker ved 700-1300 °C, herunder fortrinsvis 900-1200 °C, og herunder især 800-1100 °C.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at den individuelle opvarmning af hver første del (4) af emnet sker ved induktion, idet en elektromagnetisk spole (10) anbringes omkring den første del af emnet (1), eller med en eller flere gasbrændere.

4. Fremgangsmåde ifølge et vilkårligt af kravene 1-3, kendetegnet ved, at kølekappen (8) holder den anden del (3)af emnet ved en temperatur på op til 150 °C, herunder 50-150 °C, og fortrinsvist 55-130 °C, herunder især 60-80 °C.

5. Fremgangsmåde ifølge et vilkårligt af kravene 1-4, kendetegnet ved, kølekappen (8) afkøles forud for anbringelse af emnet (1) i kølekappen (8).

6. Fremgangsmåde ifølge et vilkårligt af kravene 1-5, kendetegnet ved, at den beskyttende atmosfære omfatter Argon (Ar), helium, (He) kvælstofgas (N2), brint (H2) eller en kombination af en eller flere af disse gasser.

7. Fremgangsmåde ifølge et vilkårligt af kravene 1-6, kendetegnet ved, at emnet (1) er en kugle ventil.

8. Anlæg til afspændingsudglødning af en eller flere første dele (4) af et emne (1), hvor en anden del (3) af emnet indeholder varmefølsomme dele, kendetegnet ved, at emnets anden del (3) er anbragt i en kølekappe (8), og at anlægget omfatter - en opvarmningszone (12) med midler (10) til individuel opvarmning af en eller flere første dele (4) af et emne (1) til udglødningstemperaturen for materialet, -en efterfølgende afkølingszone (13), til afkøling af de udglødede første dele (4), idet såvel opvarmningszonen (12) og afkølingszonen (13) er anbragt i en beskyttende atmosfære.

9. Anlæg ifølge krav 8, kendetegnet ved, at anlægget omfatter transportmidler (14) til at transportere emner (1) placeret i en kølekappe (8) igennem opvarmningszonen (12) og afkølingszonen (13).

10. Anlæg ifølge krav 8 eller 9, kendetegnet ved, at midlerne til individuel opvarmning af hver første del af emnet omfatter induktionsopvarmning med en elektromagnetisk spole (10) til anbringelse omkring hver første del (4) af emnet (1).

11. Anlæg ifølge et vilkårligt af kravene 8-10, kendetegnet ved, at anlægget desuden omfatter midler til at afkøle kølekappen (8), såsom en forudgående nedkølingszone til nedkøling af kølekappen forud for placering af emnet (1) i kølekappen (8) eller køle-væskeforbindelser (9) til indløb og udløb af cirkulerende kølevæske til og fra kølekappen (8).

12. Emne (1), med en eller flere første dele (3) af et emne, hvor en anden del (3) af emnet indeholder varmefølsomme dele, kendetegnet ved, at det er afspændingsud- giødet ifølge fremgangsmåden ifølge et vilkårligt af kravene 1-6 og/eller i et anlæg ifølge et vilkårligt af kravene 7-11.

13. Emne ifølge krav 12, kendetegnet ved, at emnet (1) er en ventil, der omfatter et ventilhus (2), med en central del (3) og med en, to eller flere tilslutningsender (4), hvor de nævnte tilslutningsender (4) strækker sig væk fra den centrale del (3), hvor der indvendigt i den centrale del (3) er arrangeret et ventillegeme , hvor ventillegemet er arrangeret i et ventilsæde og forbundet til en ventilspindel (6), hvor ventilspindlen er arrangeret i en spindelstuds (7) på ventilhuset (2), og at det nævnte ventilhus (2) er fremstillet af et emne med rørformede endedele (5), og at ventillegeme samt et eller flere ventilsæder er monteret i ventilhusets (2) centrale del (3) forud for formgivning af ventilhuset (2), idet den centrale del (3) af ventilhuset først er formgivet ved reduktion af rørdiamenteren af de rørformede endedele (5), fortrinsvist ved plastisk deformation med matricer og/eller dome i et eller flere trin og derefter tilslutningsenderne (4) er formgivet ved plastisk deformation af de rørformede endedele (5), fortrinsvist med matricer og/eller dorne i et eller flere trin.

14. Emne ifølge krav 12, kendetegnet ved, at ventilen er en kugleventil.