NL1039466C2 - Werkwijze voor het door middel van hydro-vormen inwendig bekleden van buizen. - Google Patents

Description

Titel: Werkwijze voor het door middel van hydro-vormen inwendig bekleden van buizen

De onderhavige uitvinding heeft in zijn algemeenheid betrekking op hydro-vormen.

Hydro-vormen is een op zich bekende techniek voor het aan elkaar bevestigen van metalen buizen. In een typische 5 toepassing van deze techniek wordt een metalen buis, of een ander werkstuk met een cirkel-cilindrische binnenruimte, inwendig bekleed met een metalen voering of "liner", waarbij het metaal van de voering een hogere kwaliteit heeft dan het metaal van het werkstuk. Het werkstuk is vaak van een relatief 10 goedkope standaardkwaliteit staal of ijzer, en de voering is dan vaak van een hoogwaardige staalsoort om corrosie van het werkstuk tegen te gaan, zoals bijvoorbeeld inconel 625. Het alternatief, het werkstuk geheel vervaardigen van de hoogwaardige staalsoort, zou veel te duur zijn.

15 Bij hydro-vormen wordt eerst een losse voeringbuis gemaakt, met een buitendiameter die slechts in geringe mate kleiner is dan de binnendiameter van het werkstuk. Deze voeringbuis wordt dan in het werkstuk geschoven. Vervolgens wordt de voeringbuis gevuld met een vloeistof, typisch water, 20 en dan wordt met behulp van een pomp of dergelijke de druk van het water verhoogd. Als gevolg van de verhoogde inwendige druk zal de voeringbuis plastisch expanderen en vastgeklemd worden tegen het binnenoppervlak van het werkstuk.

Een belangrijk bezwaar van deze techniek is dat grote, 25 zware en dure apparatuur nodig is om de benodigde statische druk in de vloeistof op te wekken, en dat daarbij hoge eisen worden gesteld aan afdichtingen. Deze bezwaren wegen zwaarder naarmate de te behandelen werkstukken een grotere lengte en/of grotere diameter hebben.

Het is een belangrijk doel van de onderhavige uitvinding om een hydro-vormwerkwijze zodanig te veranderen, dat de 1039466 30 2 genoemde bezwaren zijn geëlimineerd of sterk gereduceerd, en dat relatief grote werkstukken op relatief goedkope wijze kunnen worden voorzien van een metalen voering.

5 Bij de bekende techniek gebeurt het opbouwen van de druk in de voeringbuis relatief traag, zodat gesproken mag worden van een statisch of quasi-statisch proces. De onderhavige uitvinding stelt daarentegen voor om de druk op dynamische wijze te verhogen en weer te verlagen, dat wil zeggen op 10 bijzonder kleine tijdschaal. Meer in het bijzonder stelt de onderhavige uitvinding voor om in de vloeistof in de voeringbuis een radiaal gerichte drukgolf op te wekken, die zich in de lengterichting van de voeringbuis voortbeweegt.

15 Deze en andere aspecten, kenmerken en voordelen van de onderhavige uitvinding zullen nader worden verduidelijkt door de hiernavolgende beschrijving onder verwijzing naar de tekeningen, waarin gelijke verwijzingscijfers gelijke of vergelijkbare onderdelen aanduiden, waarin aanduidingen 20 "onder/boven", "hoger/lager", "links/rechts" etc uitsluitend betrekking hebben op de in de figuren weergegeven oriëntatie, en waarin: figuur 1 schematisch een doorsnede toont van een werkstuk; figuur 2 schematisch een doorsnede toont van het werkstuk met 25 daarin aangebracht een losse voeringbuis; figuur 3 schematisch een doorsnede toont van het werkstuk met daarin aangebracht de voeringbuis, een explosielint en een vulling van korrels en water.

30 Figuur 1 toont schematisch een langsdoorsnede van een buisvormig werkstuk 1, met een binnenruimte 2 en een binnenwand 3. De contour van de binnenruimte 2, in dwarsdoorsnede, is bij voorkeur cirkelvormig, hoewel dat niet essentieel is. Figuur 2 toont hetzelfde werkstuk 1, met daarin aangebracht 35 een voeringbuis 5. De voeringbuis 5 heeft een contour, in dwarsdoorsnede, die zo goed mogelijk gelijk is aan die van de binnenruimte 2 van het werkstuk 1, en heeft een buitendiameter die kleiner is dan die van de binnenruimte 2 van het werkstuk 1, zodanig dat het in elkaar schuiven van de voeringbuis en 3 het werkstuk relatief gemakkelijk gaat. De voeringbuis 5 heeft een binnenruimte 6 met een binnenwand 7; de buitenwand van de voeringbuis 5 is aangeduid met het verwijzingscijfer 8. De dikte van de voeringbuis 5 (d.w.z. de afstand tussen de 5 binnenwand 7 en de buitenwand 8) hoeft niet groot te zijn, en kan bijvoorbeeld minder zijn dan 1 mm.

Hoewel de voeringbuis 5 al dermate nauw in de binnenruimte 2 van het werkstuk 1 kan passen, dat er sprake is van enige klemwerking, wordt de voeringbuis 5 beschouwd als zijnde 10 "los" van het werkstuk 1, en dat is in figuur 2 geïllustreerd door een overdreven grote speling tussen de voeringbuis 5 en het werkstuk 1.

Figuur 3 toont, dat centraal in de binnenruimte 6 van de 15 voeringbuis 5 een langwerpig explosie-orgaan 10 is opgesteld, bijvoorbeeld een staaf of strakgespannen lint of koord. Aangezien dergelijke explosie-organen op zich bekend zijn, wordt een nadere toelichting achterwege gelaten. Voorts is de binnenruimte 6 van de voeringbuis 5 rondom het explosie-orgaan 20 10 gevuld met een korrelig materiaal 30 (dit is gemakshalve slechts voor een deel van het werkstuk 1 weergegeven). Voor het overige .is de binnenruimte 6, dat wil zeggen de ruimte tussen de korrels, volledig gevuld met water 20, of met een andere niet-comprimeerbare vloeistof. Aan zijn kopse uiteinden 25 is het werkstuk 1 afgedicht met deksels 40 en 50, waarbij het langwerpig explosie-orgaan 10 in dit voorbeeld is vasthouden door een vasthoudorgaan 41 van het ene deksel en naar buiten steekt door het andere deksel 50 heen.

De precieze afmeting van de korrels 30 is niet 30 essentieel, maar bij voorkeur zijn zij kleiner dan 5 mm, met meer voorkeur 1 mm of kleiner. De precieze vorm van de korrels 30 is niet essentieel, maar bij voorkeur hebben de korrels een grillige, niet-ronde vorm en hebben zij een ruw buitenoppervlak. De korrels zijn bij voorkeur van een materiaal met een 35 hardheid groter dan 6, met meer voorkeur groter dan 7, op de schaal van Mohs. Bij voorkeur zijn de korrels gemaakt door het breken en/of verpulveren en/of vermalen van grotere brokstukken.

4

Het explosieve lint 10 wordt ontstoken. Het ontsteken gebeurt bij één van de uiteinden, waarna een explosiefront zich met grote snelheid voortplant langs het lint 10. Door de explosie ontstaat een drukgolf in het water 20, welke drukgolf 5 zich in principe zowel axiaal als radiaal naar buiten voortplant. De aanwezigheid van de korrels 30 gaat een axiale waterverplaatsing tegen, en het effect is dat een in hoofdzaak radiaal gerichte drukgolf ontstaat. Het lijkt alsof deze radiale drukgolf zich in axiale richting voortplant, maar in 10 werkelijkheid ontstaat er steeds een nieuwe radiale drukgolf, waarbij het ontstaan van die drukgolf zich axiaal voorplant met het explosiefront.

In tegenstelling tot de stand der techniek wordt de voeringbuis 5 niet belast met een statische druk maar met een 15 dynamische drukgolf. Daarbij kan plaatselijk op de binnenwand 7 van de voeringbuis 5 een kortstondige maar zeer hoge druk worden uitgeoefend, die tot gevolg heeft dat de voeringbuis 5 met grote kracht radiaal naar buiten wordt gedrukt, tegen de binnenwand 3 van het werkstuk 1 aan. Bij een juiste 20 dimensionering van het explosie-orgaan 10 (en dit zal onder meer afhankelijk zijn van de afmetingen van het werkstuk 1 en de voeringbuis 5, en van de materiaaleigenschappen van het werkstuk 1 en de voeringbuis 5), wordt bereikt dat de voeringbuis 5 zowel plastisch als elastisch vervormt en dat het 25 werkstuk 1 elastisch vervormt maar niet plastisch. In elk geval zal over het algemeen het werkstuk 1 een grotere wanddikte hebben dan de voeringbuis 5, en zal de elastische vervorming van het werkstuk 1 te verwaarlozen zijn ten opzichte van de elastische vervorming van de voeringbuis 5. Na 30 passage van de drukgolf veert het werkstuk 1 weer terug, en klemt daarbij stevig de voeringbuis 5 vast. Er is nu een bijzonder sterke, mechanische klemverbinding ontstaan.

Na het uitvoeren van de werkwijze verwijdert men de 35 korrels 30 en het water 20. Opgemerkt wordt overigens, dat de korrels 30 herbruikbaar zijn.

De onderhavige uitvinding is toepasbaar bij werkstukken binnen een groot gebied aan diameters en lengtes, eigenlijk 5 zonder dat de diameter of de lengte een beperking vormt voor de techniek. Een belangrijk voordeel van de onderhavige uitvinding is, dat het met betrekkelijk eenvoudige middelen mogelijk is om een dynamische drukpiek te genereren; wanneer 5 men dezelfde druk op statische wijze binnen de voeringbuis zou willen opwekken, dan zou men zeer grote en zware apparatuur nodig hebben.

Samenvattend verschaft de uitvinding een werkwijze die de 10 volgende stappen omvat: het verschaffen van een voeringbuis met een buitendiameter die in geringe mate kleiner is dan de binnen-diameter van het werkstuk; het aanbrengen van de voeringbuis in de binnenruimte 15 van het werkstuk; het coaxiaal aanbrengen van een longitudinaal explosie-orgaan in het inwendige van de voeringbuis; het in het inwendige van de voeringbuis aanbrengen van een vulling van korrelig materiaal en een niet-20 comprimeerbare vloeistof; het tot stand brengen van een zich axiaal voortplantende explosie in het explosieorgaan.

Het zal voor een deskundige duidelijk zijn dat de 25 uitvinding niet is beperkt tot de in het voorgaande besproken uitvoeringsvoorbeelden, maar dat diverse varianten en modificaties mogelijk zijn binnen de beschermingsomvang van de uitvinding zoals gedefinieerd in de aangehechte conclusies. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk dat het werkstuk 1 een buis is, 30 maar de precieze vorm van het buitenoppervlak van het werkstuk 1 is niet essentieel.

Voorts is het niet kritisch of men de voeringbuis eerst vult met water en dan het explosielint aanbrengt, dan wel eerst het explosielint aanbrengt en dan de voeringbuis vult 35 met water. Als men eerst het explosielint aanbrengt, is de volgorde van het vullen met water en korrels niet kritisch.

1039466

Claims (10)

1. Werkwijze voor het door middel van hydrovormen aanbrengen van een metalen bekleding tegen een binnenoppervlak (3) van een werkstuk (1) , met het kenmerk, 5 dat het hydrovormen dynamisch wordt uitgevoerd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het werkstuk een in hoofdzaak cilindrische binnenruimte (2) heeft met een binnenoppervlak (3), waarbij de werkwijze de volgende stappen omvat: 10. het verschaffen van een voeringbuis (5) met een buiten diameter die in geringe mate kleiner is dan de binnen-diameter van het werkstuk (1); het aanbrengen van de voeringbuis in de binnenruimte van het werkstuk; 15. het veroorzaken van een in hoofdzaak radiaal gerichte, zich axiaal voortplantende drukgolf.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, voorts omvattende de stappen van: 20. het coaxiaal aanbrengen van een longitudinaal explosie- orgaan (10) in het inwendige (6) van de voeringbuis; het in het inwendige van de voeringbuis aanbrengen van een vulling van korrelig materiaal (30) en een niet-comprimeerbare vloeistof (20); 25. waarbij men de drukgolf opwekt door het tot stand brengen van een zich axiaal voortplantende explosie in het explosieorgaan.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, waarbij men het korrelig 30 materiaal (30) verdicht, bijvoorbeeld door kloppen, trillen, persen.

5. Werkwijze volgens conclusie 3 of 4, waarbij het korrelig materiaal (30) korrels heeft met een grillig gevormd 35 oppervlak. 1039466

6. Werkwijze volgens een willekeurige der voorgaande conclusies 3-5, waarbij het korrelig materiaal (30) een hardheid heeft van 6 of groter, bij voorkeur 7 of groter, op de schaal van Mohs. 5

7. Werkwijze volgens een willekeurige der voorgaande conclusies 3-6, waarbij het korrelig materiaal wordt verkregen door het verbrokkelen en/of verpulveren en/of het vermalen van grotere brokstukken. 10

8. Werkwijze volgens een willekeurige der voorgaande conclusies 3-7, waarbij de vloeistof water is.

9. Buisvormig metalen werkstuk (1), waarvan een binnenopper-15 vlak (3) door een werkwijze volgens een willekeurige der voorgaande conclusies is voorzien van een metalen bekleding.

10. Werkstuk volgens conclusie 9, waarbij het werkstuk is gemaakt van een eenvoudige staalsoort en waarbij de metalen 20 bekleding een hoogwaardige staalsoort is. 1039466