FI61649B - Kapslar foer pressade foeremaol foer extruderande av foeremaol speciellt roer - Google Patents

Description

rr^wT-1 r , KUULUTUSJULKAISU ,«,AQ

LBJ ( 1) UTLÄGGNINGSSKRIFT 61649

Patentti EyÖnetty 10 09 1932 Patent meddeiat ' (51) Kv.lk?/lnt.CI.3 B 22 F 3/20 SUOMI —FINLAND (21) P»t«nttlh»k*fm»«— P»t*ntin«eicnlng 793336 (22) H»k«mltpllvl — Aiweknlnpdkf 23-10.79 (23) AlkupUvi —GlMghttidtg 23.10.79 (41) Tullut iulklMkil — Btlvlc offcntllg 27.0l+. 80

Patentti· ja rekisterihallitus (44) Nthtlvtlulpcnon |a kuul.]ulk»l*un pvm. —

Patent och registerstyrelsen An*ök»n utlagd oeh uti.*krift«n publicend 31.05.82 (32)(33)(31) Pyydetty «tuelkuu* —Bugtrd prioritut 26.10.78 26.lO.78, 26.lO.78 Saksan Liittotasavalta- Förbimdsrepubliken Tyskland(DE) P 28Π6658.2, P 28U6659.3, P 28U6660.6 Toteennäytetty-Styrkt (71) Granges Nyby AB, S-6UU 80 Torshälla, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Hans Eriksson, Torshälla, Christer Aslund, Torshälla, Claes Tomberg, Torshälla, Benny Flodin, Torshälla, Ake Akerman, Torshälla, Ruotsi-Sverige(SE) (7^) Oy Kolster Ab (5I) Kapselit puristeita varten, joita käytetään esineiden, varsinkin putkien, suulakepuristamiseksi - Kapslar för pressade föremal för extruderande av föremäl, speciellt rör

Esillä oleva keksintö koskee edelleen kehitettyä menetelmää ruostumattomien putkien valmistamiseksi DE-kuulutusjulkaisun 2 419 014 mukaisesti. DE-kuulutusjulkaisu 2 419 014 kuvailee menetelmää putkien valmistamiseksi ruostumattomasta teräksestä, joissa on tasaiset liitokset sekä joilla on tasaiset fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet ja hyvä edelleen työstettävyys, jolloin tällaista terästä olevalla jauheella täytetään metallikapselit ja suljetut kapselit puristetaan joka puolelta vaikuttavalla paineella ja siten saatu puriste suulake-puristetaan putkeksi ja jolloin käytetään sulatteita pölyksi hajottamalla inertisessä kaasussa valmistettua, pääasiassa pallonmuotoisista osasista koostuvaa teräsjauhetta ja ohutseinäisiä, sitkeää metallia olevia kapseleita, joiden seinämän vahvuus on enintään n. 5 % kapselin ulkohalkaisijasta, kapseliin tuodun teräsjauheen tiheys kohotetaan täryttämällä ja/tai ultraäänen avulla arvoon n. 60 - 70 % teoreettisesta tiheydestä ja teräsjauheen tiheys kohotetaan kapselin isostaattisen kylmäpuristuksen avulla vähintään 1500 barin paineella ainakin 2 61649 80 %:iin, edullisesti 80 - 93 %:iin teoreettisesta tiheydestä, puriste kuumennetaan ja tämän jälkeen se suulakepuristetaan kuumana, edullisesti ainakin n. 1200°C lämpötilassa, halutuksi puolivalmisteeksi.

DE-kuulutusjulkaisun 2 419 014 mukaisesti voidaan metallikapselit, jotka on täytetty teräsjauheella, evakuoida ennen sulkemista ja/tai täyttää kaasulla, erityisesti inertisellä kaasulla, esim. argonilla. DE-kuulutusjulkaisun 2 419 014 mukaisesti käytetään edullisesti metal-likapseleita, joiden seinämän vahvuus on vähemmän kuin 3 %, erityisesti vähemmän kuin 1 % kapselin ulkohalkaisijasta ja varsinkin käytetään metallikapseleita, joiden seinämän vahvuus on n. 0,1 - 5 mm, edullisesti n. 0,2 - 3 mm.

DE-kuulutusjulkaisun 2 419 014 mukaisesti voidaan valmistaa myös yhdistelmäputkia, jolloin käytetään ohutseinäisiä metallikapseleita, jotka on yhden tai useamman samankeskisen väliseinän avulla erotettu kahteen tai useampaan alueeseen ja kulloinkin kukin näistä alueista täytetään erilaiset teräsominaisuudet omaavilla, pääasiassa pallon-muotoilla jauheosasill? samanaikaisesti tärytettäessä, sen jälkeen väliseinät poistetaan kapselit suljetaan, minkä jälkeen tapahtuu isostaattinen kylmäpuristus ja suulakepuristus kohotetussa lämpötilassa. Puristeiden suulakepuristuksen yhteydessä putkiksi kätetään tavallisesti lasia voiteluaineena. Koska varsinkin ruostumattomien teräs-laatujen suulakepuristuksen yhteydessä asetetaan suuria vaatimuksia voiteluaineella korkeammissa lämpötiloissa, on välttämätöntä, että puristeella on oleellisesti tasainen päätypinta, jotta pyöreän lasi-aihion muodossa puristeen päätypinnalle annettu voiteluaine todella käytetään hyväksi.

Nyt on osoittautunut, että suulakepuristuksen yhteydessä syntyi pintavirheitä, nimittäin suulakepuristetun tuotteen etuosaan, mikä johtui siitä, että kannen ja vaipan välisessä siirtymäkohdassa aineen kulku häiriintyi voimakkaasti, mikä johtui hitsauksen häiritsevästä vaikutuksesta. Tämä aiheutti huomattavan tuottotappion valmiissa tuotteessa.

Esillä olevan keksinnön tehtävänä on kohottaa tuottoa, ts. vähentää virheellisten suulakepuristettujen tuotteiden prosentuaalista osuutta ja kohottaa suulakepuristettujen tuotteiden laatua ja mitta-tarkkuutta. Tämä tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaisesti siten, että 61 64 9 3 ainakin kapselin ulkovaippa on varustettu isostaattisesssa kylmä-puristuksessa kutistumista vastaan ja ulospäin suunnatulla laajennuksella, joka on mitoitettu siten, että se kutistumisen vaikutuksesta oleellisesti poistuu jälleen.

Kapselin keksinnön mukainen suoritusmuoto tarjoaa sen edun, ettei puristeella kapselin kylmäisostaattisen puristamisen jälkeen ole ohennetun keskialueen omaavaa tiimalasin muotoa. Tämän nk. tiimalasin muoto syntyy useasti siten, että kapselin päät, jotka on suljettu kansilla tai sentapaisilla, kutistuvat vähemmän kylmäisotaattisen puristuksen yhteydessä kuin kapselin keskialue. Koska suulakepuristustapahtumaa varten tarvitaan puriste, jonka ulkovaippa on tehty mahdollisimman ' tarkasti lieriönmuotoiseksi, on välttämätöntä tasata päät puristeen tiimalasin muodon yhteydessä, mikä merkitsee hyvin kallista työstöä, jolloin on olemassa vaara, että esiintyy säröjä. Kapselin keksinnön mukainen suoritusmuoto tarjoaa sen edun, että puristeen työstö tai tasaus lieriömäisen muodon aikaansaamiseksi jää pois. Tämän lisäksi mahdollistaa keksintö puristeiden valmistamisen, joiden halkaisijat vastaavat hyvin tarkasti haluttuja halkaisijoita. Keksinnön mukaisesti voidaan saavuttaa + 0,2 %:n,erityisesti + 0,1 %:n tarkkuuksia. Tällöin voidaan valmistaa puristeiden halkaisijoiden mitat ehdottomasti +0,2 mm, erityisesti +0,1 mm tarkasti. Edullisesti valmistetaan keksinnön mukaisen kapselin yhteydessä ulkovaippa ja/tai sisävaippa halkaisijat vastaavat tarkalleen halutun puristeen halkaisijoita ja jotka vähitellen yhtyvät laajennettuun kapselin keskialueeseen.

Edullisesti on kapselin uiko- ja/tai sisävaipan muotoilu keksinnön mukaisesti sellainen, että laajennus kasvaa kustakin kapselin päässä olevasta lieriömäisestä osasta lähtien aksiaalisessa suunnassa kulloinkin kapselin keskustaan päin katsottuna ensiksi ulospäin koveran poikkileikkausprofiilin omaavalla alueella vähitellen ja jatkuvasti, jolloin uiko- ja/tai sisävaipan kaltevuus kapselin akseliin nähden samoin kasvaa vähitellen ja jatkuvasti, sen jälkeen seuraa edullisesti kartiomainen välialue, jossa uiko- ja/tai sisävaipan kaltevuus pysyy oleellisesti likimain vakiona, jolloin tähän kartiomaiseen välialueeseen liittyy alue, jossa uiko- ja/tai sisävaipalla on ulospäin kupera poikkileikkausprofiili ja jossa se yhtyy vähitellen ja jatkuvasti akselinsuuntaiseen keskiosaan, jolla on edullisesti vakio halkaisija.

4 61649

Puristeen mittatarkkuuden paraneminen ja hylkyosuuden pieneneminen voidaan keksinnön mukaisesti saada aikaan myös siten, että kapselin etu- ja/tai takapäätysivuun sovitetaan levyn-, keilan-, puolipallon tai suppilonmuotoinen umpiainetta oleva sise. Tällaisten siseiden olemassaolo parantaa oleellisesti kulkuominaisuuksia puristeen suula-kepuristuksen yhteydessä ja ruostumattomasta materiaalista saatava tuotto kasvaa, koska siseet, jotka ovat edullisesti sähköä johtavaa metallia, erityisesti meltorautaa tai vähän hiiltä sisältävää pehmeää terästä, muodostavat suulakepuristettujen putkien päät, jotka joka tapauksessa täytyy leikata irti. Edelleen helpotetaan oleellisesti edullisesti sähköä johtavaa metallia olevien siseiden avulla kapselin etu-ja/tai takapäätypinnan alueella puristeen kuumentamista ennen suula-kepuristusta induktiivisen lämmön avulla, koska metalliset kuumenevat helposti induktiivisesti ja luovuttavat lämpönsä puristeen muihin osiin, erityisesti jauheella täytettyyn sisätilaan ja myötävaikuttavat siten koko puristeen nopeaan kuumenemiseen.

Erityisen edulliseksi on osoittautunut kapselin etu- ja/tai takapäätypinnan alueella olevien mainittujen siseiden ja kapselin ulko-ja/tai sisävaipan kylmäisostaattisen puristuksen yhteydessä tapahtuvaa kutistumista vastaan ja ulospäin suunnatulla laajennukselle varustetun ratkaisun yhdistelmä, joka laajennus on mitoitettu siten, että se kutistumisen vuoksi oleellisesti poistuu jälleen. Tämän yhdistelmän avulla voidaan keksinnön mukaisesti puristeen mitoitukset säilyttää vielä oleellisesti tarkemmin. Erityisesti on mahdollista säilyttää puristeen mitoitukset + 0,P5 %:n tai ehdottomasti + 0,1 mm:n tarkkuudella tai tarkemmin, millä on suuri merkitys suulakepuristettujen esineiden, varsinkin suulakepuristettujen putkien virheettömälle valmistukselle.

Keksinnön mukaisesti voivat siseet olla muodostetut kapselin pää-typuolisesti sulkeviksi kansiksi, jolloin siseet voivat olla hitsatut tiiviisti yhteen kapselin ulkovaipan ja kapselin sisävaipan kanssa. Edullisesti voidaan siseiden ja kapselin sisätilan väliin sovittaa myös levysisäkkeitä, jotka on tehty kansiksi ja yhdistetty tiiviisti ulkovaipan ja sisävaipan kanssa hitsaamalla.

Keksinnön mukaisesti voidaan kapseleihin puristeiden valmistamiseksi putkien suulakepuristamiseksi käyttää kapselin etumaista pääty-sivua varten siseitä, jotka on tehty suppilonmuotoisiksi ja varustettu keskeisellä porauksella, jolloin kapselin sisävaippaa varten tarkoitetun keskeisen porauksen seinän ja suppilonmuotoisen siseen keilamaisen 61 649 5 vaippapinnan välinen kulma |^on n. 40° - 60°, edullisesti n. 40° -50° , erityisesti n. 45°. Keksinnön mukaisesti voi putken valmistamiseksi olla edullista, että ainakin kapselin etumaisessa päätysivussa on keskeisellä porauksella varustettu renkaanmutoinen sise, jossa on oleellisesti tasainen päätypinta ja jonka keskeisen porauksen seinämän ja suurimman ulkohalkaisijansa välisellä rajoituspinnalla on likimain ympyränkaaren muotoinen poikkileikkausprofiili, jolloin ympyrän-kaariprofiilin keskipiste on likimain tasaisen päätypinnan ja keskeisen porauksen välisen leikkausviivan alueella.

Kapselien ja niistä valmistettujen puristeiden ja suulakepuristet-tujen esineiden, erityisesti suulakepuristettujen putkien edelleen eräs oleellinen parannus voidaan saavuttaa edellä ku /ailtujen keksinnön mukaisesti tehtyjen sisäkkeiden yhteydessä tai näistä sisäkkeistä riippumattomasti keksinnön mukaisesti siten, että ainakin kapselin vaipassa on koko kehällä likimain samat lujuusominaisuudet aksiaalisessa suunnassa. Edullisesti muodostaa ainakin kapselin ulkovaipan keksinnön mukaisesti ohutseinäinen, kierukkamaisesti hitsattu tai suulake-puristettu putki. Kapselin ulkovaipan tällainen ratkaisu tarjoaa sen edun, että saadaan aikaan suulakepuristettuja tuotteita, erityisesti putkia, joissa virheosuus ja sen myötä hukka on huomattavasti vähentynyt .

Edullisesti mitoitetaan hitsaussauman muodostaman kierukan nousu kapselin pituuden suhteen siten, että hitsaussauma muodostaa likimain täydellisen kierteen. Tällaisella hitsaussaumalla varustetussa ulkovai-passa on jokaisessa kohdassa kehäänsä pitkin aksiaalisessa suunnassa ainoastaan yksi hitsaussauma ja aksiaalisessa suunnassa likimain samat lujuusominaisuudet. Hitsaussauma voi vaihtoehtoisesti muodostaa kaksi,kolme tai useampia täydellisiä kierteitä.

Esillä oleva keksintö on käyttökelpoinen kapseleiden ja puristeiden yhteydessä esineiden, erityisesti putkien, tankojen tai sentapaisten profiloitujen, pitkänomaisten, tiiviiden metalliesineiden, suula-kepuristamiseksi erityisesti ruostumattomasta teräksestä tai suurseos-teisista nikkeliteräksistä, erityisesti lämmönvaihtimia varten tarkoitetuista kuumuutta kestävistä teräksistä, esim. 80 % nikkeliä ja 20 % kromia sisältävistä suurseosteisista nikkeliteräksistä, jolloin keksinnön mukainen kapseli täytetään metallia tai metalliseoksia tai niiden sekoituksia olevalla jauheella tai metallia ja/tai metalliseoksia olevien jauheiden ja keraamisten jauheiden sekoituksilla. Jauheena 61 649 6 käytetään edullisesti pallonmuotoisista osasista tai suurimmaksi osaksi pallonmuotoisista osasista koostuvaa jauhetta keskimääräisen halkaisijan ollessa edullisesti alle n. 1 mm. Keksinnön mukaisesti käytetään pallomaisista osasista koostuvaa jauhetta, joka on valmistettu hajottamalla suojakaasu-, edullisesti argonkehässä, halutusta lähtömateriaalista, ts. halutusta metallista ja/tai metalliseoksesta. Tällöin seulotaan edullisesti pois jauherakeet, joiden halkaisija on suurempi kuin 1 mm, ainakin suurimmaksi osaksi, koska on olemassa vaara, että suuremman halkaisijan kuin 1 mm omaavissa jauherakeissa on argonia sisäänsuljettuna. Tällainen argonsulkeuma voi johtua esim. pyörrevirtauksella tapahtuvista hajottamisesta. Argonsulkeutuma aiheuttaisi suulakepuristuksen yhteydessä epäsuotuisia ominaisuuksia suulake-puristettuihin esineisiin ja johtaisi sulkeumajuoviin.

Keksinnön mukaisesti täytetään kapseli puristeiden valmistamiseksi suulakepuristettavia putkia varten jauheella, jolloin kapselissa olevan jauheen tiheys kohotetaan täryttämällä likimain 60 - 71 %:iin teoreettisesta tiheydestä ja jolloin tärytyksen taajuudeksi valitaan edullisesti vähintään n. 70 Hz, edullisimmin 80 - 100 Hz. Täryttämällä taajuudella 80 - 100 Hz voidaan saada tiheys, joka on n. 68 - 71 % teoreettisesta tiheydestä.

Jauheella täyttämisen ja täryttämällä tapahtuneen tiivistämisen jälkeen suljetaan kapseli, edullisesti evakuoinnin ja/tai inertisellä kaasulla täytön jälkeen. Tämän jälkeen kohotetaan jauheen tiheys isostaattisella kylmäpuristuksella vähintään 400 barin, edullisesti 4200 - 6000 barin, erityisesti 4500·- 5000 barin paineella vähin tään 80 - 93 %:iin teoreettisesta tiheydestä.

On osoittautunut, että kapselit, jotka yleensä ovat ohutta levyä, edullisesti n. 1 - 2 mm paksua levyä, erityisesti n. 1,5 mm paksua levyä, ovat erityisen edulliset. Näiden kapseleiden materiaalinta käytetään edullisesti vähän hiiltä sisältävää pehmeää terästä, erityisesti pienemmän hiilipitoisuuden kuin 0,015 %, erityisesti pienemmän kuin 0,004 % omaavaa terästä jauheen hiilettymisen estämiseksi kuumentamisen ja suulakepuristuksen aikana.

Jokapuolisella paineella kylmäisostaattisen puristuksen yhteydessä puristetaan kapselia tasaisesti sekä pituussuunnassa että myös säteittäisessa suunnassa ja silloin muodostuu puriste. Tässä puristeessa ei saa olla mitään mahdollisia epätasaisuuksia, koska nämä johtavat vaikeuksiin suulakepuristuksen yhteydessä, erityisesti putkien 61 649 7 suulakepuristuksen yhteydessä.

Puristeen valmistamiseksi putken suulakepuristamista varten käytetään kapselia, joka on tehty rengaskappaleeksi, jolloin tämän rengas-kappaleen ulkovaipan muodostaa kierukkahitsattu putkikappale, joka on valmistettu esim. n. 1,5 mm paksusta levystä.

Tämän ulkovaipan sisälle sijoitetaan esim. pituussuunnassa hitsatun putkikappaleen muodossa oleva sisävaippa, jonka halkaisija on pienempi mutta seinämän vahvuus sama kuin ulkovaipan. Yhdelle sivulle kiinnitetään renkaanmuotoinen kansi uiko- ja sisävaipan väliin ja näin suljetaan yksipuolisesti molempien putkien välinen rengastila.

Sen jälkeen täytetään rengastila pallomaisista osasista koostuvalla jauheella ja tiivistetään täryttämällä esim. taajuudella 80 Hz n. 68% iin teoreettisesta tiheydestä. Sen jälkeen kapseli evakuoidaan ja renkaan-muotoisen kappaleen toinen päätysivu tiivistetään vastaavan toisen kannen avulla. Sen jälkeen tapahtuu kylmäisostaattinen puristaminen nesteessä, esim. vedessä, esim. 4700 barin paineella. Jokapuolisen paineen avulla saadaan puriste, jonka tiheys on esim. 85% teoreettisesta tiheydestä.

Keksinnön mukaisessa kapselissa pyritään siihen, että kierukanmuo-toinen hitsaussauma on mahdollisimman sileä ja levyn ominaisuudet pysyvät oleellisesti mahdollisimman muuttumattomina. Sen vuoksi tasoitetaan hitsaussauma edullisesti valssaamalla ja/tai hiomalla. Hitsaus-sauman silotus valssaamalla voi tapahtua välittömästi hitsauksen ohessa .

Putkien valmistamiseksi tarkoitettujen kapseleiden yhteydessä voi olla tarkoituksenmukaista valmistaa ei ainoastaan ulkovaippaa, vaan myös sisävaippa putkesta, jolla on kehäänsä pitkin likimain samat lujuusominaisuudet aksiaalisessa suunnassa. Sisävaippa voi tällöin muodostua joko kierukkahitsatusta putkesta tai suulakepuristetusta putkesta. Suulakepuristetun tai kierukkahitsatun putken käyttö sisävaip-paa varten on tarkoituksenmukaista erityisesti suurten mitoitusten yhteydessä. Pienempien mitoitusten yhteydessä riittää yleensä, kun kapselin ulkovaippa on valmistettu keksinnön mukaisesti putkikappa-leesta, jolla on kehäänsä pitkin likimain samat lujuusominaisuudet aksiaalisessa suunnassa.

8 616 4 9

Seuraavassa selitetään keksintöä lähemmin kaavamaisen piirustuksen yhteydessä suoritusesimerkkinä.

Kuvio 1 esittää ylhäältä avointa kapselia etukuvantona.

Kuvio 2 esittää kapselin muunnettua suoritusmuotoa pitkittäisleikkauksena .

Kuviot 3-6 esittävät kuvion 2 mukaisesti muiden muunnettujen suoritusmuotojen pitkittäisleikkauksia.

Kapselia on kuviossa 1 yleisesti merkitty numerolla 1. Kapselissa on ulkovaippa 2 ja sisävaippa 4. Ulkovaippa 2 muodostuu kierukkamai-sesti hitsatusta putkikappaleesta, jonka pituus on L. Hitsaussauma 5 kulkee kierukkamaisesti ulkovaipan 2 kehän yli# jolloin kierukka on nousukulma , joka on mitoitettu siten, että kierukka muodostaa likimain täydellisen kierteen. On osoittautunut, että on tarkoituksenmukaista sovittaa hitsaussauma 5 siten, että se hitsaussauman 16, jonka avulla kuviossa 1 ei esitetty kapselin kansi on hitsattu kiinni ulko-vaipalle 2, ja kohdassa 26 osoitetun hitsaussauman välissä, jonka avulla kapselin pohja on kiinnitetty ulkovaipalle, muodostaa täydellisen kierteen. Hitsaussaumojen 16 ja 26 välistä matkassa on kuviossa 1 merkitty L*. Tätä pituutta L* voidaan pitää kapselin tehokkaana pituutena. On tarkoituksenmukaista valita kierukkahitsauksen nousukulma ob siten, että tgoU L'

n . 17 · D

jolloin D on kapselin halkaisija ja n haluttujen kierteiden lukumäärä, joka kierukkahitsaussaumalla 5 tulee olla. On osoittautunut tarkoituksenmukaisesti valita n = 1. Mutta voi olla myös edullista valita n = 3, 3, 4 tai jokin suurempi kokonaisluku.

Ulkovaippa 2 ja myös kapselin sisävaippa 4 muodostuvat käytännöllisessä esimerkissä 1,5 mm paksusta pehmeästä teräslevystä, jonka hiili-pitoisuus on pienempi kuin 0,004 %. Kuviossa 1 ei esitetty kansi hitsattiin hitsaussaumaa 16 pitkin. Puristeen valmistamiseksi on kapseli täytetty jauheella, joka suurimmaksi osaksi muodostui pallonmuotoisista rekeistä niiden keskimääräisen halkaisijan ollessa alle 1 mm ja joka hajottamalla argonkehässä valmistettiin halutusta lähtämateriaalista, esim. ruostumattomasta teräksestä. Täyttämisen jälkeen jauhe tiivistettiin täryttämällä taajuudella 80 Hz tiheyteen n. 68 % teoreettisesta tiheydestä. Tämän jälkeen kapseli evakuoitiin ja suljettiin kannella.

9 61649

Kansi yhdistettiin hitsaamalla likimain kuvion 1 viivaa 16 pitkin kapselin ulkoseinän 2 kanssa. Kapselin pituus oli mainitussa suori-tusesimerkissä 600 mm ja ulkohalkaisija 150 mm. Sisävaipan 4 sisähal-kaisija oli likimain 55 mm. Sisävaippa 4 muodostui pitkittäin hitsatusta pu4kikappaleesta, jossa on hitsaussauma 6. Tämän jälkeen kohotettiin j auheen tiheys isostaattisella kylmäpuristuksella 4700 barin paineessa arvoon n. 85 % teoreettisesta tiheydestä. Siten saatu puriste suulakepuristettiin putkeksi, kuten saksalaisessa kuulutusjulkaisussa 2 419 014 selitetään.

Kuvion 2 mukaisessa suoritusesimerkissä on sekä kannen 10 että pohjan 20 alueella sovitettu kuhunkin sise 30 ja vastaavasti 40, jotka muodostavat kapselin etu·'-· ja vastaavasti takapäätypinnan. Etusise 30 on yleensä tehty kartiomaiseksi ja siinä on keskeinen poraus 32 kapselin sisävaipan 4 vastaanottamiseksi. Kartion- tai vastaavasti suppilonmuo-toisen siseen 30 kartiomainen vaippapinta 36 muodostaa porauksen 32 seinän kanssa kulman j^,joka on edullisesti alueella n. 40°-60°, edullisemmin alueella n. 40° - 50° ja erityisesti n. 45°. Siseessä 30 on oleellisesti tasainen päätypinta 34. Se on kuitenkin viistottu tai pyöristetty ulommasta reunastaan kohdassa 35 ja siinä on silloin ensiksi lieriömäinen osa 37, joka yhtyy kartiomaiseen vaippapintaan 36. Kohdassa 39 on siirtymäkohta kartionmuotoisesta vaippapinnasta 36 keskeisen porauksen 32 seinään pyöristetty. Kansi 10, joka on tehty levysisäk-keeksi, vastaa ääriviivaltaan tarkasti siseen 30 rajoittavien osien ääriviivaa. Erityisesti on kannessa 10 uloimmassa reunassa lieriömäinen osa 17, joka varmistaa kannen 10 hyvän asetuksen ulkovaipalle 2, jolloin tämän lieriömäisen osan 17 ulkoreuna on yhdistetty hitsaus-saumalla 16 ulkovaipan 2 kanssa. Myös sisäalueella on kannessa 10 lyhyt, oleellisesti lieriönmuotoinen osa 19, joka lepää kapselin sisä-vaipalla 4 ja joka on kohdassa 18 hitsaussaumalla hitsattu tiiviisti yhteen sisävaipan 4 kanssa. Myös kannessa 10 on siseen 30 pyöristystä 39 vastaava pyöristys.

Kapselin 1 takapäätysivun alueella on sovitettu likimain tasaisen levyn muodostava sise 40, jossa on keskeinen poraus 42 ja ulospäin oleva päätypinta 44. Tämä levynmuotoinen sise 40 on samoin viistottu tai pyöristetty reunasta kohdassa 45 ja siinä on ulompi lieriömäinen osa 4'. Kapselin pohja 20 vastaa muodoltaan siseen 40 muotoa ja siinä on my ös ulompi lieriömäinen osa 27 ja sisempi lieriömäinen osa 29.

Pohja 20 on hitsattu hitsaussaumojen 26 ja 28 avulla tiiviisti yhteen ulkovaipan 2 ja vastaavasti sisävaipan 4 kanssa.

10 61 649

Siseet 30 ja 40 ovat edullisesti meltorautaa tai vähän hiiltä sisältävää pehmeää terästä.

Kuviossa 3 on esitetty kapselin muunnettu suoritusmuoto, jolloin kapselin etupäätysivulla olevalla siseellä 130 on oleellisesti ympy-ränkaaren muotoinen poikkileikkausprofiili 136 sekä siinä on tasainen päätypinta 134 ja keskeinen piraus 132. Ympyränkaaren muotoinen poikkileikkausprof iilin 136 keskipisteet sijaitsevat kehällä, joka on likimain tasaisen päätypinnan 134 ja porauksen 132 seinän välisen leikkausviivan alueella, ts. porausta 132 etumaisen rajoitusviivan alueella ja joka on kuviossa 3 osoitettu kahdella ristillä 138. Tämä likimain ympyränkaaren muotoinen poikkileikkausprofiili 136 tarjoaa sen edun, että puristeen suulakepuristuksen yhteydessä meltorautaa tai sentapaista metallia oleva sise 130 muodostaa yhdessä kannen 110, hitsaussaumo-jen 116, 118 ja ulkovaipan 102 ja sisävaipan 104 viereisten osien kanssa putken ensimmäisen osan, joka suulakepuristuksen jälkeen leikataan irti tai jopa itsestään putoaa pois, kun liitännällä edullisesti ruostumatonta terästä olevaan, kapselin jauhetäytteestä valmistettuun seu-raavaan putkeen ei ole lainkaan tai riittävästi lujuutta. Siseen 130 rajoitusviivan 136 likimain ympyränkaaren muotoisella ratkaisulla saadaan aikaan, että suulakepuristetun putken etumaisen, jätteenä putoavan osan ja varsinaisen, hyvälaatuista ruostumatonta materiaalia olevan putken välinen erotusviiva on tehty teräväksi ja sinänsä oleellisesti kohtisuoraan putken pituusakseliin nähden suuntautuvaksi erotuspinnaksi. Myös kannessa 110 on likimain lieriömuotoinen osa 117, joka on kohdassa 116 hitsattu yhteen kapselin ulkovaipan 102 kanssa, sekä likimain lie,» rionmuotoinen sisempi osa 119, joka on sisävaipalla 104 ja kohdassa 118 yhdistetty ympäri ulottuvalla hitsaussaumalla tiiviisti sisävaipan kanssa. Siirtymäkohta keskeisen porauksen 132 seinästä ympyränmuotoiseen poikkileikkausprofiilin 136 on pyöristetty kohdassa 139.

Voi myös olla edullista hitsata siseet 30 ja 40 välittömästi tiiviisti yhteen ulkovaipan 2 ja vastaavasti sisävaipan 4 kanssa.

Tässä tapauksessa voidaan kansi 10 ja pohja 20 jättää pois. Vastaavalla tavalla voidaan kuvion 3 mukainen sise hitsata välittömästi tiiviisti yhteen ulkovaipan 102 ja sisävaipan 104 kanssa.

Käytettäessä levysisäkkeitä kantena ja vastaavasti pohjana voi olla tarkoituksenmukaista kiinnittää näihin siseet 30,40, 130 piste-hitsauksella. Useasti riittää kuitenkin myös siseiden 30,40 ja 130 61 6 4 9 11 kiinnittäminen ulkovaipan 2 ja vastaavasti 102 laipoitettujen päiden 15, 25 ja vastaavasti 115 avulla. Kapselin etupäätypinnan alueella oleva sise johtaa suulakepuristuksen yhteydessä eräänlaiseen tunneli-ilmiöön, kun sise on sitkeää materiaalia, esim. sitkeää rautaa, melto-rautaa, vähän seostettua hiiliterästä tai valurautaa. Paine, joka vaaditaan suulakepuristimen säiliössä puristeen suulakepuristusta varten, alenee, kun etumainen sise on sitkeää materiaalia ja tämä materiaali on helpommin saatettavissa virtaamaan kuin puristeen jauhe-täyte. Jos aineen kulku, joka tapahtuu suulakepuristuksen yhteydessä, on kerran aloitettu, niin se siirtyy myös jauhetäytteeseen, vieläpä silloin kun jauhetäytteen juoksuraja on korkeampi kuin siseen sitkeän materiaalin juoksuraja. Tapahtuu siis eräänlainen tunneli-ilmiö.

Ulkovaipassa 102 on kuviossa 3 laajennus 103, joka on vastapainona kylmäisostaattisen puristuksen yhteydessä tapahtuvalle kuristumi-selle. Kuviossa 3 on myös sisellä 140 kapselin pohjan 120 alueella likimain ympyränkaaren muotoinen poikkileikkausprofiili 146, joka keskeisen porauksen 142 alueella yhtyy pyöristetyn alueen 149 välityksellä porauksen 142 seinään. Ulkopuolisella on siseessä 140 oleellisesti lieriönmuotoinen osa 147, jota vasten pohjan 120 lieriömäinen osa 127 tulee lepäämään. Lieriömäinen osa 127 on kohdassa 126 hitsattu kiinni ulkovaipan 102 oleellisesti lieriömäiselle osalle 166. Sisä-vaippaa vasten 104 on kansi 120 oleellisesti lieriömäisellä osallaan 129 ja se on kohdassa 128 hitsattu yhteen sisävaipan kanssa. Siseen 140 ulompi päätypinta 144 on tehty tasaiseksi ja pyöristetty tai viistottu ulkoreunastaan kohdassa 145, niin että ulkovaipan 102 laipoitettu alareuna 125 voi pitää kiinni siseen 140. Laajennus 10° on mitoitettu siten, että ulkovaipan 102 sisäpinta kutistuu kylmäisotaat- * tisen puristuksen jälkeen viivaan 170 saakka, joka vastaa ihanteellista lieriömuotoa. Tätä vastaavasti on myös ulkovaipan 102 lieriömäiset osat 156 ja 166 vedetty sisäänpäin edullisesti valssaamalla suoraan linjaan viivan 170 kanssa.

Jottei tapahtuisi poimuuntumista ja jotta saadaan mahdollisimman tarkasti keskiöity puriste, on keksinnön mukaisesti edullista rajoittaa oleellisesti ulkovaipan 102 halkaisijan muuttaminen siseiden 130 ja vastaavasti 140 alueelle. Näiden siseiden välillä on ulkovaipalla 102 numerolla 150 osoitetulla alueella oleellisesti vakio ulkohalkaisi-ja. Erityisen edulliseksi on osoittautunut liittää lieriömäisiin osiin 156, 166 kapselin keskustaan päin kulloinkin alue 157 ja vastaavasti 12 616 4 9 167, jolla on ulospäin kovera poikkileikkausprofiili, ja siihen katkokartion muotoinen välialue 158 ja vastaavasti 168 ja antaa tätä seurata alueen 159, 169 jolla on ulospäin kupera poikkileikkausprofiili ja joka yhtyy lieriömäiseen, akselinsuuntaiseen keskialueeseen 150. Oleellista on, että ulospäin koverat alueet 157 ja 167 on tehty likimain peilikuvaksi siseiden poikkileikkausprofiileille 136 ja vastaavasti 146, jolloin viiva 170 kuvaa peilisymmetria-akselia ja ulkovaipan kohdassa β osoitettu kaarevuuskulma on pienennetty likimain prosentuaalisen kutistumisen suhteessa väreisen siseen kaarevuuskulmaan verrattuna.

Kuvio 4 esittää muunnettua suoritusmuotoa kuvion 3 mukaisesti, jossa kaikki samat tai vastaavat osat on varustettu sadalla korotetuilla viitenumeroilla. Oleellisena erona on, että siseillä 230 ja 240 on kohdissa 239 ja 249 oleellisesti suppeneva poikkileikkausprofiili, niin että vastaavasti muodostettu kansi 210 ja vastaavasti muodostettu pohja 220 ulottuvat välittömästi sisävaipalle 204 saakka ja muodostavat tämän kanssa tylpän kulman a ja vastaavasti a’. On osoittautunut, että tämä ratkaisu on edullinen puristeen tarkkaa keskiöintiä varten.

Kuvion 4 mukaisessa suoritusmuodossa ei sisävaipan 204 ja laajennus ole tarpeen. Sitä vastoin voi kuvion 3 mukaisessa suoritusmuodossa sisävaipan vähäinen, ulospäin suunnattu laajennus olla edullinen.

Ulko-^ ja/tai sisävaipan laajennus voi olla keksinnön mukaisesti edullinen mielivaltaisesti tehtyjen siseiden yhteydessä. Laajennus voi olla edullinen myös kierukkamaisesti hitsatun uiko- ja/tai sisäput-ken yhteydessä käytettynä.

Kuvio 5 esittää muunnettua suoritusmuotoa kuviota 4 vastaavasti, jossa kaikki samat tai vastaavat osat on varustettu sadalla korotetuilla viitenumeroilla. Oleellisena erona on, että siseet 330 ja 340 on varustettu huipulla 339 ja 349 ja ettei mitään levysisäkkeitä ole sovitettu. Laajennus 303 kasvaa vähitellen ja jatkuvasti aksiaalisessa suunnassa jokaisesta lieriömäisestä osasta 356, 366 lähtien kulloinkin kapselin keskikohtaan päin katsottuna ensiksi koveran poikkileikkausprof iilin omaavalla alueella 357, 367, jolloin ulkovaipan 302 kaltevuus kapselin akseliin nähden samoin lisääntyy vähitellen ja jatkuvasti, sitten kartionmuotoiselle välialueella 358,368 ulkovaipan 302 kaltevuus pysyy oleellisesti likimain vakiona ja liittyy alueeseen 359, 369, jossa ulkovaipalla 302 on ulospäin kupera poikkileikkausprofiili 61 649 13 ja yhtyy vähitellen akselinsuuntaiseen keskialueeseen 350. Tällöin muodostavat ulkovaipan 302 muuttuvan poikkileikkauksen omaavat alueet kulloinkin siirtymäalueen 355, 365, joka on sovitettu siseen 330 ja vastaavasti 340 kohdalle. Siseiden 330,340 poikkileikkausääriviiva 336, 346 on likimain ulkovaipan ääriviivan peilikuva siirtymäalueella 355, 365, joka on sijoitettu puristeen halutun lieriömuodon viivalle 370, kuitenkin säteensuunnassa venytettynä, jolloin venytyksen mitta vastaa likimain puristeen uiko- ja sisähalkaisijän välisen eron suhdetta kapselin halkaisijan kutistumiseen, edullisesti ottamalla huomioon poikkileikkauspinnan muuttuminen säteen pienentymisen yhteydessä.

Kohdissa 316, 318, 326 ja 328 on siseet 330 ja vastaavasti 340 " hitsattu tiiviisti yhteen välittömästi uiko- ja vastaavasti sisävai- pan kanssa. 337 ja 347 ovat siseiden 330 ja vastaavasti 340 lieriömäiset osat, jotka vastaavat kuvioiden 3 ja 4 lieriömäisiä osia 137, 147 ja vastaavasti 237, 247.

Esimerkki:

Puristeen valmistamiseksi, jonka ulkohalkaisija on 144 mm, putken suulakepuristamiseksi ruostumattomasta teräksestä, jonka putken ulko-halkaisija on 50 mm ja seinämän vahvuus 5 mm, kavennettiin kapselin ulkovaipaksi spiraalihitsattu 600 mm pitkä putki, jonka ulkohalkaisija oli 154 mm ja seinämän vahvuus 1,5 mm, molemmista päistään valssaamalla tai kiertopuristamalla siten, että päihin saatiin lieriömäiset osat, joiden ulkohalkaisija oli 144 mm ja jotka vastasivat kuvioiden 3 ja 4 osia 156, 166; 256, 266; 356,366, joihin siirtymäalueet liittyivät, jotka oli muodostettu siirtymäalueiden 155, 165; 255, 265; 355, 365 mukaisesti. Sen jälkeen hiottiin ulkovaipan päät tasaisiksi. Ensimmäiseen päähän hitsattiin kiinni pohjan muodostava levysisäke kuvion 3 sisäkkeen 120 mukaisesti toisaalta tiiviisti yhteen ulkovaipan ja toisaalta tiiviisti yhteen sisävaipan kanssa, joka muodostui 590 mm pitkästä pituussuunnassa hitsatusta putkesta, jonka seinämän vahvuus oli 1,5 mm ja sisähalkaisija 40 mm.

Pohjalevyyn saakka sitä vasten työnnettiin renkaan- tai suppilonmuotoinen, siseen 140 kaltainen sise, joka oli vähän seostettua hiiliterästä hiilipitoisuuden ollessa n. 0,004 %, ulkovaipan mainitusta ensimmäisestä päästä ja kiinnitettiin pistehitsauksella. Kapseli asetettiin seisomaan levylle, täytettiin jauheeella ja tärytettiin taajuudella 80 Hz ja tiivistettiin n. 68%:iin teoreettisesta tiheydestä ja varustettiin samanaikaisesti suppilonmuotoisella kantena toimivalla leveyslisäkkeellä kuvion 3 viitenumeron 110 mukaisesti, 14 6 1 6 4 9 joka työnnettiin ylhäältäpäin suurella paineella ‘"o sä- ja ulkovaipan väliin. Sen jälkeen hitsattiin levysisäke tiiviisti yhteen sisä- ja ulkovaipan kanssa, kuten kuviossa 3 on numeroilla 116 ja 118 osoitettu. Sen jälkeen työnnettiin ylhäältäpäin etumainen renkaan- tai suppilonmuotoinen sise, joka oli tehty kuvion 3 kohdan 130 mukaisesti ja joka oli vähän seostettua, hiilipitoisuuden n. 0,004 % omaavaa hiili-terästä. Tämä renkaanmuotoinen sise hitsattiin edullisesti pistehitsauksella suppilonmuotoiselle levysisäkkeelle tai sisä- tai ulkovaipalle.

Kapselit puristettiin kylmäisostaattisesti 4700 barissa vedessä tiheyteen, joka oli 88 % teoreettisesta tiheydestä. Tällöin puriste kutistui ulkohalkaisijaltaan 144 mm:iin, ts. samaan mittaan kuin päissä olevat sisäänvedetyt lieriömäiset osat. Mitta 144 mm vastasi samoin suulakepuristimen säiliön sisähalkaisijaa. Täten oli taattu täydellinen keskiöinti. Lisäksi oli myös puristeen sisähalkaisija lähes tarkalleen 40 mm.

Puriste oli myös muuten täysin suora ja se voitiin induktiivisen kuumentamisen jälkeen lämpötilaan 1200°C suulakepuristaa suoraan halutuksi saumattomaksi putkeksi ruostumattomasta teräksestä, ilman että muut käsittelyt olivat välttämättömiä. Vähän seostettua hiiliterästä oleva putken etuosa leikattiin irti. Ruotsumattomasta teräksestä ei leikattu pois mitään. Sen ansiosta, että sise on kartiomainen, säilytetään suulakepuristetun putken yhteydessä putken akselia kohti likimain kohtisuora erotusviiva suulakepuristetun siseen ja ruostumattoman teräksen välillä. Putken sillä osalla, joka muodostui ruostumattomasta materiaalista, oli virheetön pinta, Materiaalihukka rajoitettiin siten minimiin.

Suulakepuristetun putken etuosan, joka muodostuu vähän saoste-tusta hiiliteräksestä, ja halutun saumattoman, ruostumatonta terästä olevan putken välisen hyvän erottamisen aikaansaamiseksi voidaan keksinnön mukaisesti sovittaa lasikerros etumaisen siseen jauhetäyttee-seen 308 päin olevalle pinnalle. Tätä varten voi olla tarkoituksenmukaista kuumentaa etumainen sisekappale 330 ja sirotella pinnalle 336 lasijauhetta, jolloin sisekappaleen lämpötila valitaan site, että lasijauhe pehmenee ja tarttuu kiinni. Tällainen lasivälikerros helpottaa vähän seostetun hiiliteräksen ja ruostumattoman teräksen välistä 61649 15 erottamista oleellisesti suulakepuristetun putken saannin yhteydessä, niin että molemmat teräslajit erotetaan täysin toisistaan ja ilman sekoittumista. Yhdenmukaisesti voidaan myös pöhjanpuoleisen sisekappa-leen 340 jauhetäytteeseen 308 rajoittuva pinta varustaa lasikerroksel-la, joka helpottaa ruostumattoman materiaalin ja vähän seostetun hiili-teräksen erottamista.

Sisekappaleet 30, 40, 130, 140, 230, 240, 330 ja 340 voidaan puristaa myös jauhemaisesta lähtömateriaalista. Tähän voidaan käyttää esim. vesihajotettua meltorautaa tai vastaavasti vesihajotettua vähän hiiltä sisältävää terästä, joka puristetaan kylmäisostaattisesti mainittujen sisekappaleiden haluttuun muotoon ja tähän liittyen sintra-taan. Meltorautajauheen puristaminen voidaan suorittaa kylmäisostaattisesti tekoainemuotissa, jolloin paine valitaan edullisesti ainakin juuri niin korkeaksi ellei korkeammaksi kuin kylmäisostaattiseen puristukseen käytetty paine, jota puristusta käytetään kapseleiden valmistamiseen. Seuraavan kuumasintrauksen avulla voidaan saada tulokseksi tiivis materiaali. Vaihtoehtoisesti tai lisäksi voidaan ulomman lasi-kerroksen sovittamisella, tässä tapauksessa myös päätysivuille 34,134, 234, 334 ja vastaavasti 44,144, 244, 344 sekä kehäpinnoille, saada aikaan tiivistäminen.

Kuvion 6 mukainen suoritusmuoto vastaa suuressa määrin kuvion 5 mukaista suoritusmuotoa. Ainoastaan sisekappaleilla on muunnettu muoto. Etumainen sise 330’ muodostuu kahdesta renkaasta 380 ja 381, jotka pidetään yhdessä useiden pistehitsausten 382 avulla. Kahden renkaan 380, 381 asemesta voi luonnollisesti myös olla sovitettuna kolme tai useampia renkaita, joiden ulkoinen ääriviiva lähenee etumaisen siekappaleen ihanteellista ääriviivaa, joka on osoitettu kuvion 5 kaarella 336 ja vastaavasti kuvion 4 ympyränkaarenmuotoisella poikkileikkauksella 236 ja vastaavasti kuvion 3 numerolla 136. Kuvion 6 mukaisessa suoritusesimerkissä muodostuu pohjasise 340' renkaanmuotoisesta levystä. Myös tässä voidaanf mikäli halutaan, sovittaa porrastetun ulkohalkaisijän ja/tai porrastetun sisähalkasijän omaavia lisärenkaita jotta päästään lähemmäksi haluttua ihanteellista profiilia,esim. kuvion 5 mukaista profiilia 346.

Kaikki aineistossa esitetyt tiedot ja tunnusmerkit, erityisesti esitetty kolmiulotteinen muoto, katsotaan mikäli ne yksittäisinä tai yhdessä ovat uusia keksinnön tasoon verrattuna, keksinnölle oleellisiksi .

Claims (1)

16 61 6 4 9 Patenttivaatimus: Kapselit puristeita varten, joita käytetään esineiden, varsinkin putkien, tankojen tai sentapaisten profiloitujen, pitkänomaisten, tiiviiden metalliesineiden suulakepurostamiseksi erityisesti ruostumattomasta teräksestä tai runsasseosteisista nikkeliteräk-sistä, erityisesti lämmönvaihtimia varten tarkoitetuista kuuman-kestävistä teräksistä, esim. 80 % nikkeliä ja 20 % kromia sisältävistä runsasseosteisista nikkeliteräksistä, jolloin kapseli muodostuu ohuesta, edullisesti 1...2 mmm paksusta ja edullisesti vähän hiiltä sisältävästä, pienemmän hiilipitoisuuden kuin 0,015 %, edullisesti pienemmän kuin 0,004 %, omaavasta levystä ja kapseli täytetään metallia tai metalliseoksia tai niiden sekoituksia olevalla jauheella tai metallia ja/tai metalliseoksia olevien jauheiden ja keraamisten jauheiden sekoituksilla, joka jauhe koostuu edullisesti pallonmuotoisista tai suurimmaksi osaksi pallonmuotoisista rakeista, jotka on valmistettu hajottamalla suojakaasu-, edullisesti argonkehässä, halutusta lähtömateriaalista ja jolloin kapselissa olevan jauheen tiheys kohotetaan täryttämällä edullisesti taajuudella 80...100 Hz likimain 60...71 %:iin teoreettisesta tiheydestä ja kapselin sulkemisen jälkeen kohotetaan jauheen tiheys isostaattisella kylmäpuristuksella vähintään 4000 barin, edullisesti 4200...6000 barin, erityisesti 4500...5000 barin painella, edelleen vähintään 80...93 %:iin teoreettisesta tiheydestä, tunnettu siitä, että ainakin kapselin (101? 201; 301) ul-kovaippa (102? 202; 302) on varustettu isostaattisessa kylmäpuris-tuksessa kutistumista vastaan ja ulospäin suunnatulla laajennuksella (103; 203; 303), joka on mitoitettu siten, että se kutistumisen vaikutuksesta oleellisesti poistuu jälleen.