FI83599C - FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV FLERHAOLSPROFILER AV METALL. PATENTTILAIN (550/67) 22 ç:N 3 MOMENTIN NOJALLA JULKISEKSI TULLUT 18.01.85 - Google Patents

Description

1 83599

MENETELMÄ MONIREIKÄISTEN METALLIPROFIILIEN VALMISTAMISEKSI

Tämä keksintö koskee menetelmää paksuseinämäisten monirei-käisten metalliprofiilien valmistamiseksi.

Tyypillisiä käyttökohteita keksinnön mukaiselle tuotteelle ovat mm. generaattorit ja suuret magneettijärjestelmät, joissa reiällisiä profiileja käytetään johtimina. Materiaalina on puhdas tai seostettu kupari. Profiilien reiät toimivat jäähdytysnestekanavina. Johdinprofiilien mittatarkkuudelle, sähkönjohtokyvylle ja mekaanisille ominaisuuksille ... asetetaan suuria vaatimuksia.

Useimmiten reiällisten profiilien valmistuksessa käytetään pursotusta. Reikien tekemiseksi käytetään joko pitkiä suoria tuurnia tai ns. siltatyökalua. Monireikäisiä profiileja tehtäessä näiden menetelmien käyttöön liittyy kuitenkin monia vaikeuksia ja saavutettavaa laatua koskevia heikkouksia. Pitkät tuurnat taipuvat pursotuksessa, mistä aiheutuu epätarkkuutta reikien asemassa. Siltatyökalua käytettäessä muodostuu tuotteeseen reikien väliseen kannakseen sauma, joka aiheuttaa vaaran vuotoihin varsinkin, koska saumaan usein kulkeutuu oksideja ja muita epäpuhtauksia.

Reiällisiä profiileja voidaan myös valmistaa patentin GB 1 504 668 mukaisesti siten, että umpiprofiiliin porataan reiät, minkä jälkeen profiilia vielä muokataan vetämällä. Kuparin lastuttavuus on kuitenkin hyvin huono, mikä tekee valmistuksen tällä menetelmällä hitaaksi. Kun reiän pituuden suhde halkaisijaan on hyvin suuri, aiheutuu ongelmia poran vahingoittumisalttiudesta ja suunnasta poikkeamisesta.

On tunnettua valmistaa pieniä kupariprofiileja TIG-hitsauk-sella, esim. Metals Handbook 8. painos, voi. 6, s. 342. Menetelmä ei kuitenkaan sovi suurille johdinprofiileille, joiden paksuus on useita kymmeniä millimetrejä ja joissa materiaalin on oltava tasalaatuista myös mekaanisilta ominaisuuksiltaan .

2 83599

Elektronisuihkuhitsausta käytetään US-patentin 3 566 071 mukaisessa menetelmässä ohutseinämäisten lämmönvaihtimien valmistukseen. Menetelmällä jää kanavan kohdalle muokkaamaton sauma, mitä ei johdinprofiileissa voida sallia.

Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada mitoiltaan tarkkoja johdinprofiileja, joissa mekaaniset ja sähkönjohto-ominaisuudet ovat homogeenisia koko poikkipinnalla. Keksinnön olennaiset tunnusmerkit käyvät ilmi vaatimuksesta 1.

Keksintöä kuvataan oheisten piirustusten 1-3 avulla, joissa on keksinnön mukaisten johdinprofiilien poikkileikkauksia .

Kuviossa 1 on johdinprofiili valmistettu useammasta yksirei-käisestä osaprofiilista 1, jotka on liitetty toisiinsa pitkittäissuuntaisella elektronisuihkuhitsauksella siten, että saumat 2 tulevat jäähdytysreikien ulkopuolelle, siis profiilin massiiviseen osaan. Osaprofiilien valmistuksessa käytetään tunnettuja menetelmiä kuten kuumapursotusta ja tarvittaessa vetoa. Osaprofiileina voidaan käyttää kuvion 2 mukai-: sesti myös kaksireikäisiä osaprofiileja 3, tai reiättömiä osaprofiileja 4 kuvion 3 mukaisesti.

Hitsikuvun ja juuren myöhempää koneistamista varten voidaan osaprofiileihin tehdä kuvion 3 mukaiset ulokkeet 5. Kuvioissa on reikien poikkileikkaus pyöreä, mutta on selvää, että se voi olla myös toisenlainen kuten suorakaide tai ellipsi.

Elektronisuihkuhitsauksessa käytetään I-railoa, joten liitettävät pinnat valmistetaan suoriksi. Hitsauksen ja koneistuksen jälkeen muokataan profiileja vetämällä siten, että rei’issä on tuurnat. Näin saavutetaan tarkasti kappaleen lopulliset mitat. Lopuksi suoritetaan lämpökäsittely, jossa rekristallisaation johdosta raekoko ja mekaaniset ominaisuudet hitsisaumassa ja muualla tulevat samanlaisiksi. Mikäli lopputuote halutaan hehkutettua lujemmaksi, suoritetaan 3 83599 hehkutus ennen viimeistä vetoa. Menetelmällä voidaan valmistaa sekä symmetrisiä, että epäsymmetrisiä profiileja. Valmistustapa on käytettävissä laajalla mitta-alueella.

Riittävän paksujen saumojen tekeminen suurella nopeudella edellyttää elektronisuihkuhitsausta, jolla tunkeuma on selvästi suurempi kuin muilla hitsausmenetelmillä. Käytettäessä tehoa 75 kW päästään n. 150 mm tunkeumaan. Tämä hitsaustapa sopii hyvin esim. hapettomalle kuparille, jota hitsattaessa saadaan huokosettomia saumoja. Hapettomalla kuparilla tarkoitetaan esim. kauppanimillä HCOKOF ja OFHC myytäviä kupari-laatuja. Muutos- ja lämpövyöhyke ovat hyvin kapeita ja tämän vuoksi jäävät hitsausjännitykset ja muodonmuutokset pieniksi, joten useiden pitkien kappaleiden liittäminen yhteen on mahdollista.

Esimerkki 1

Valmistetaan kuumapursottamalla ja vetämällä yksireikäiset osaprofiilit, joissa on myöhemmin pois koneistettavat ulokkeet. Nämä osaprofiilit hitsataan elektronisuihkuhitsauksella yhteen, jolloin saadaan kuvan 3 esittämä 2-reikäinen profiili. Ylimääräiset ulokkeet poistetaan koneistamalla, jolloin samalla poistetaan hitsisauman juuressa usein esiintyvät virheet. Metallin rakenne on nyt kylmämuokattu paitsi kapea alue hitsisauman molemmin puolin, joka on rekristalli-soitunut.

Profiilia vedetään vetorenkaan läpi yhden tai useamman kerran. poikkipinnan pieneneminen on tyypillisesti n. 50%, mutta sen tulee olla vähintään n. 30%, jotta myöhemmin tapahtuvassa lämpökäsittelyssä saavutetaan tasainen rekristallisoitunut rakenne. Vedoissa joudutaan yleensä käyttämään tuurnia reikien sisällä reikien toleranssien ja pinnanlaadun hallitsemiseksi.

4 83599

Profiili lämpökäsitellään, tyypillinen lämpötila on n. 550°C ja aika 30 min. Rakenne rekristallisoituu nyt kauttaaltaan siten, että hitsisauman kohdalta rakenne ei eroa muusta rakenteesta.

Mikäli mittojen tai mekaanisten ominaisuuksien vuoksi on tarpeen, profiilia voidaan vielä vetää edelleen ja mahdollisesti lämpökäsitellä uudelleen.

Claims (4)

1. Menetelmä paksuseinämäisten, monireikäisten metallipro-fiilien valmistamiseksi hapettomasta kuparista tunnet-t u siitä, että ensin valmistetaan ainakin kaksi yhdellä tai useammalla reiällä varustettua osaprofiilia (1,3,4), jotka liitetään välittömästi tai välipalan välityksellä toisiinsa elektronisuihkuhitsauksella siten, että elektroni-suihkuhitsaussaumat (2) sijoitetaan osaprofiilin reiän ulkopuolelle ja täten muodostunut metalliprofiili mahdollisen hitsisauman tasaamisen jälkeen jälkikäsitellään vetämällä lopullisiin mittoihin ja lämpökäsittelemällä koko poikkileikkauksen tasaamiseksi homogeeniseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että osaprofiili (1,3,4) valmistetaan sinänsä tunnetusti pursottamalla.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä tunnet-t u siitä, että osaprofiili (1,3,4,) sinänsä tunnetusti vedetään.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että osaprofiilit liitetään toisiinsa niiden pituussuuntaan tapahtuvalla elektronisuihkuhitsauksella . 6 83599