NL2013074B1 - Werkwijze voor het vervaardigen van een metalen vat alsmede een dergelijk metalen vat. - Google Patents

Abstract

Een werkwijze voor het vervaardigen van een metalen vat, De werkwijze omvat de stappen van: - het verschaffen van een buis met een begindiameter, een beginwanddikte en een beginlengte tussen een eerste uiteinde en een tweede uiteinde, - het positioneren van de buis in een matrijs met behulp waarvan de eerste en tweede uiteinden in axiale richting naar elkaar toe verplaatsbaar zijn, - het via ten minste een van de uiteinden aanbrengen van een vloeistofdruk in de buis, - waarbij de diameter van een tussen het eerste en tweede uiteinde gelegen cilindervormig middengedeelte ten opzichte van de begindiameter en ten opzichte van de diameter van het eerste en tweede uiteinde wordt vergroot, terwijl de wanddikte van het middengedeelte ten opzichte van de beginwanddikte en de wanddikte van het eerste en tweede uiteinde wordt verkleind, waarbij: - zowel het eerste uiteinde als het tweede uiteinde in axiale richting naar middengedeelte toe worden verplaats, - het metaal een roestvast staal is waarvan de verstevigingsexponent ten minste 0,35 is, - waarbij door de axiale verplaatsing en de aangebrachte vloeistofdruk ten minste het middengedeelte wordt vervormd, waarbij het middengedeelte een vloeigrens van ten minste 1000 N/mm2 verkrijgt, - waarna aan het eerste uiteinde een afsluitbare gasaansluiting wordt aangebracht en het aan het tweede uiteinde een het tweede uiteinde afdichtende bodem wordt aangebracht, - waarbij het metalen vat bestand is tegen een in het middengedeelte aangebrachte gasdruk van ten minste 50 bar.

Description

Werkwijze voor het vervaardigen van een metalen vat alsmede een dergelijk metalen vat

GEBIED VAN DE UITVINDING

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een metalen vat, welke werkwijze de stappen omvat van: - het verschaffen van een buis met een begindiameter, een beginwanddikte en een beginlengte tussen een eerste uiteinde en een tweede uiteinde, - het positioneren van de buis in een matrijs met behulp waarvan de eerste en tweede uiteinden in axiale richting naar elkaar toe verplaatsbaar zijn, - het via ten minste een van de uiteinden aanbrengen van een vloeistofdruk in de buis, - waarbij de diameter van een tussen het eerste en tweede uiteinde gelegen cilindervormig middengedeelte ten opzichte van de begindiameter en ten opzichte van de diameter van het eerste en tweede uiteinde wordt vergroot, terwijl de wanddikte van het middengedeelte ten opzichte van de beginwanddikte en de wanddikte van het eerste en tweede uiteinde wordt verkleind.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een dergelijk metalen vat.

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING

Bij een dergelijk uit US6332346 bekend metalen vat, wordt voorafgaande aan het vervormen van de metalen buis, het tweede uiteinde voorzien van een afsluitende bodem, waarna druk in de aan het tweede uiteinde afgesloten buis wordt aangebracht en het eerste uiteinde in de richting van het middengedeelte en het tweede uiteinde wordt verplaatst.

Hierbij wordt de diameter van het middengedeelte vergroot en de wanddikte verkleind. Het uit US6332346 bekende metalen vat wordt gebruikt voor onder meer de opslag van voedsel zonder dat daarbij een overdruk in het metalen vat wordt aangebracht.

Bij de opslag van gassen in een metalen vat, waarbij de gassen met een druk van bijvoorbeeld 50 bar of meer in het vat worden opgeslagen, dienen de wanden van het metalen vat voldoende sterk te zijn om de druk te weerstaan en het openspringen of openscheuren van het metalen vat te voorkomen. Gebruikelijk is een dergelijk, voor gasopslag bedoeld vat vervaardigd van staal en heeft een relatief dikke wanddikte.

Door de relatief dikke wanddikte is het vat relatief zwaar en vele malen groter dan het gewicht van het gas dat in het vat is opgeslagen. De transportkosten van dergelijke zware vaten zijn relatief hoog. Bovendien is het aantal vaten dat bij een bepaald laadvermogen van een vrachtwagen kan worden getransporteerd beperkt.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

De uitvinding beoogt een werkwijze voor het vervaardigen van een metalen vat te verschaffen, waarmee een metalen vat met een lager gewicht kan worden vervaardigd, dat bestand is tegen een gewenste interne gasdruk.

Dit doel wordt bij de werkwijze volgens de uitvinding bereikt doordat: - zowel het eerste uiteinde als het tweede uiteinde in axiale richting naar middengedeelte toe worden verplaats, - het metaal een roestvast staal is waarvan de verstevigingsexponent ten minste 0,35 is, - waarbij door de axiale verplaatsing en de aangebrachte vloeistofdruk ten minste het middengedeelte wordt vervormd, waarbij het middengedeelte een vloeigrens van ten minste 1000 N/mm2 verkrijgt, - waarna aan het eerste uiteinde een afsluitbare gasaansluiting wordt aangebracht en het aan het tweede uiteinde een het tweede uiteinde afdichtende bodem wordt aangebracht, - waarbij het metalen vat bestand is tegen een in het middengedeelte aangebrachte gasdruk van ten minste 50 bar.

Het materiaalgedrag van metalen kenmerkt zich doordat er twee gebieden zijn ten aanzien van opgelegde vervorming. Het eerste gebied wordt het elastisch gebied genoemd, en kenmerkt zich erin dat elke opgelegde vervorming zich na het wegnemen van de belasting herstelt tot de uitgangssituatie. Het tweede gebied kenmerkt zich erin dat een opgelegde vervorming zich na het wegnemen van de opgelegde krachten en verplaatsingen niet herstelt. Er blijft een vervorming in het materiaal die wordt benoemd als plastische vervorming. Het tweede gebied wordt voor metalen bereikt op het moment dat de belasting een bepaalde grens overschrijdt. Deze grens wordt de vloeigrens genoemd en wordt bepaald door het soort metallisch materiaal alsmede de geschiedenis van het materiaal. De geschiedenis van het materiaal is de som van alle plastische vervorming die het materiaal reeds heeft ondergaan na de stolling van de metaalsmelt tot aan de uiteindelijke vorm van het metaal.

Bij plastische vervorming van het middengedeelte in axiale richting alsmede in tangentiële richting van het middengedeelte wordt een vermindering van de wanddikte en vergroting van de diameter verkregen, waarbij versteviging optreedt en de vloeigrens wordt verhoogd. Het verband tussen vervorming en optredende spanning in het plastisch gebied wordt weergegeven volgens onderstaande formule, σ = K ( ε + ε 0) n waarbij σ : de op het materiaal aangebrachte spanning is (N/m2) K: de sterkte coëfficiënt, zijn een materiaalconstante is (Pa) ε : de in het materiaal aangebrachte rek is ε 0: de reeds in het materiaal aanwezige rek (voorrek) n : de verstevigingsexponent is

Bij roestvast staal is de sterkte coëfficiënt K ofwel karakteristieke deformatie weerstaand 1638 N/mm2.

Bij het vervormen roestvast staal met een verstevigingsexponent van ten minste 0,35 is, wordt de vloeigrens bij plastische vervorming relatief snel verhoogd. Hierdoor kan door de verhoogde vloeigrens van ten minste 1000 N/mm2 bij de relatief geringe wanddikte toch een metalen vat worden vervaardigd dat bestand is tegen een gasdruk van minimaal 50 bar.

Door de verhoogde vloeigrens kan een metalen vat met een dunnere wand bij het middengedeelte worden gerealiseerd waardoor het gewicht van het metalen vat aanzienlijk lager is dan van bekende vaten.

Een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat het middengedeelte een vloeigrens van ten minste 1250 N/mm2 verkrijgt, waarbij het metalen vat bestand is tegen een in het middengedeelte aangebrachte gasdruk van ten minste 200 bar.

Een dergelijk metalen vat is geschikt voor de transport van allerlei industriële en medicinale gassen zoals bijvoorbeeld zuurstof, stikstof, helium.

Een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat door de axiale verplaatsing en de aangebrachte vloeistofdruk de rek (true strain) in tangentiële richting van het middengedeelte ten minste 0,35 is, terwijl de rek (true strain) in axiale richting van het middengedeelte ten minste -0,2 is.

Bij dergelijke rekken zal eenvoudig de gewenste verhoging van de vloeigrens van tot ten minste 1000 N/mm2 en bij voorkeur tot ten minste 1250 N/mm2 worden verkregen.

Een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de diameter van het eerste uiteinde en het tweede uiteinde na het aanbrengen van de vloeistofdruk en de axiale verplaatsing gelijk is aan de begindiameter.

Hierbij zal de wanddikte van het eerste uiteinde en het tweede uiteinde door de axiale verplaatsingen toenemen waardoor de wanddikte van het eerste uiteinde en het tweede uiteinde relatief dik zal zijn. Aangezien het eerste uiteinde en het tweede uiteinde aanzienlijk minder worden vervormd zal derhalve de vloeigrens van het eerste uiteinde en het tweede uiteinde veel minder worden verhoogd. Doordat de wanddikte het eerste uiteinde en het tweede uiteinde dikker is dan de wanddikte van het middengedeelte en de diameter van het eerste uiteinde en het tweede uiteinde kleiner is dan de diameter van het middengedeelte, zal bij de lagere vloeigrens, het vat bij het eerste uiteinde en het tweede uiteinde toch bestand zijn tegen de relatief hoge druk van ten minste 50 bar.

Een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat het roestvast staal een austenitisch roestvast staal of mangaanstaal is.

Een dergelijk staal heeft de gewenste verstevigingsexponent van ten minste 0,35 en is eenvoudig verkrijgbaar.

Een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de diameter van het middengedeelte ongeveer 30-70% groter is dan de begin diameter, terwijl de wanddikte van het middengedeelte ongeveer 20-40% kleiner is dan de begindiameter.

Bij een dergelijke vervorming treedt de gewenste versteviging en gewenste verhoging van de vloeigrens op.

Een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat bij het door lassen verbinden van de afsluitbare gas aansluiting en/of de af dichtende bodem met respectievelijk het eerste en/of tweede uiteinde warmte wordt toegevoegd, welke warmte ten minste gedeeltelijk door koeling wordt af gevoerd om verlaging van de verstevigingsexponent van het eerste en/of tweede uiteinde te beperken.

De hier beschreven uitvinding is erop gebaseerd dat gedurende de werkwijze voor het vervaardigen van het metalen vat het verstevigend gedrag van het roestvast stalen materiaal wordt gebruikt om een middengedeelte te vormen met een zo hoog mogelijke vloeigrens. De hoge vloeigrens dient gedurende opvolgende processtappen zoals het aanbrengen van de afsluitbare gasaansluiting en/of de afdichtende bodem gehandhaafd te blijven. Gedurende de opvolgende processtappen dient zorg te worden gedragen dat: - daar waar warmte wordt toegevoegd die het verstevigingsgedrag nadelig kunnen beïnvloeden, de wanddikte voldoende groot blijft zodat de uiteindelijke sterkte de gewenste drukken aankan; - daar waar warmte wordt toegevoerd deze wordt afgevoerd door middel van actieve koeling om de nadelige invloed op de versteviging te beperken. De actieve koeling kan onder meer door gebruik te maken van koelvloeistoffen.

De uitvinding heeft verder betrekking op een metalen vat dat is voorzien van een eerste uiteinde omvattende een afsluitbare gasaansluiting, een tweede uiteinde omvattende een afdichtende bodem alsmede een tussen het eerste en tweede uiteinde gelegen cilindervormig middengedeelte. Het metalen vat volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat: - de diameter van het middengedeelte ten opzichte van de diameter van het eerste en tweede uiteinde groter is, terwijl de wanddikte van het middengedeelte ten opzichte van de wanddikte van het eerste en tweede uiteinde kleiner is, - het metaal een roestvast staal is waarvan de verstevigingsexponent ten minste o, 35 is, - waarbij het middengedeelte een vloeigrens van ten minste 1000 N/mm2 heeft, - waarbij het metalen vat bestand is tegen een in het middengedeelte aangebrachte gasdruk van ten minste 50 bar.

Een dergelijk vat kan een relatief beperkte wanddikte hebben ter plaatse van het middengedeelte waardoor de hoeveelheid materiaal dat nodig is voor het vervaardigen van het metalen vat beperkt is zodat het gewicht van het metalen vat eveneens beperkt is.

Een uitvoeringsvorm van het metalen vat volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat het middengedeelte een vloeigrens van ten minste 1250 N/mm2 verkrijgt, waarbij het metalen vat bestand is tegen een in het middengedeelte aangebrachte gasdruk van ten minste 200 bar.

Een dergelijk metalen vat is geschikt voor de transport van allerlei industriële en medicinale gassen.

Een verdere uitvoeringsvorm van het metalen vat volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat het roestvast staal een austenitisch roestvast staal of mangaanstaal is.

Een dergelijk staal heeft de gewenste verstevigingsexponent van ten minste 0,35, namelijk en is eenvoudig verkrijgbaar.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGEN

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekening waarin: figuur 1 een zijaanzicht toont van een te vervormen buis, figuur 2 een dwarsdoorsnede toont van een inrichting voor het vervormen van de buis, in een geopende positie figuur 3 een dwarsdoorsnede toont van de in figuur 2 weergegeven inrichting, in een geopende positie met een daarin gepositioneerde te vervormen buis zoals weergegeven in figuur ï, figuur 4 een dwarsdoorsnede toont van de in figuur 2 weergegeven inrichting, in een gesloten positie met een daarin gepositioneerde te vervormen buis zoals weergegeven in figuur ï, figuur 5 een grafiek toont met in de buis uitgeoefende drukkrachten en op de buis opgelegde verplaatsingen gedurende het vervormen van de buis, figuur 6 een grafiek toont met op de uiteinden van de in de buis uitgeoefende drukkrachten gedurende het vervormen van de buis, figuren 7A en 7B een perspectivisch aanzicht van een buissegment voor en tijdens het vervormen van de buis tonen, figuren 8A-13A en 8B-13B dwarsdoorsnedes van de buis en grafieken met de optredende rekken in de buis op verschillende locaties en momenten tijdens het vervormen van de buis tonen, figuren 14A en 14B de vervormde buis met de lokale wanddiktes en lokale vloeigrenzen tonen, figuur 15A en 15B stappen van het reduceren in diameter van het eerste en tweede uiteinde tonen, figuur 16 een dwarsdoorsnede van een eerste uitvoeringsvorm van een gasfles volgens de uitvinding toont, figuur 17 een dwarsdoorsnede van een tweede uitvoeringsvorm van een gasfles volgens de uitvinding toont. figuur 18 een dwarsdoorsnede van een middengedeelte van de vervormde buis toont.

In de figuren zijn overeenkomende onderdelen voorzien van eenzelfde verwij zingscij fer.

BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGEN

Figuur 1 toont een metalen holle buis 1 met een beginlengte Lo, een begindiameter Do en een beginwanddikte To, welke buis 1 zich langs een hartlijn in axiale richting uitstrekt.

Figuren 2-4 tonen verschillende aanzichten van een inrichting 2 voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding. De inrichting 2 omvat een matrijs met een onderste en bovenste matrijshelft 3, 4 en een tussen de matrijshelften gelegen holte 5 waarin de buis 1 positioneerbaar en vervormbaar is. De vorm van naar elkaar toegekeerde wanden 6, 7 van de onderste en bovenste matrijshelft 3, 4 bepaalt de uiteindelijke vorm van de vervormde buis.

Aan de in de figuren 2-4 rechterzijde is de inrichting 2 voorzien van een in axiale richting verplaatsbare doom 8, die bij gesloten matrijshelften 3, 4 het rechtemiteinde van de holte 5 vloeistofdicht afsluit.

Aan de in de figuren 2-4 linkerzijde is de inrichting 2 voorzien van een in axiale richting verplaatsbare doom 9, die bij gesloten matrijshelften 3, 4 het linker uiteinde van de holte 5 vloeistofdicht afsluit. De doorn 9 is voorzien van een vloeistoftoevoerkanaal 10 voor het aanvoeren van onder druk staande vloeistof, zoals water in de in de holle buis 1 gelegen ruimte 11.

Bij op afstand van elkaar gelegen matrijshelften 3, 4 bevindt de inrichting 2 zich in de geopende positie (figuur 2) waarin de buis 1 in de onderste matrijshelft 2 kan worden gepositioneerd (figuur 3). Hierbij rusten eerste en tweede uiteinden 12, 13 op de onderste matrijshelft 2 terwijl een tussen de eerste en tweede uiteinden 12, 13 gelegen middengedeelte 14 op afstand van de wand 7 is gelegen. Na het positioneren van de buis 1 op de onderste matrijshelft 4 wordt de bovenste matrijshelft 3 in de door pijl Pi aangegeven richting naar de onderste matrijshelft 4 verplaatst en worden matrijshelften 3, 4 met in de door pijlen P3, P4 aangegeven drukkrachten tegen elkaar aan gedrukt. In deze gesloten positie van de matrijsdelen 3, 4, wordt door het vloeistoftoevoerkanaal 10 water in de in de holle buis 1 gelegen ruimte 11 gebracht en onder druk Pi gezet volgens de in figuur 5 aangegeven druk-tij d-grafiek. Zoals zichtbaar in de grafiek neemt de druk Pi gedurende 6 seconden toe, blijft vervolgens gedurende 5 seconde nagenoeg constant om vervolgens gedurende 5 seconden sterk toe te nemen tot 160 MPa.

Tijdens het opbouwen van de druk Pi, worden beide doorns 8, 9 in de door pijlen P8, P9 aangegeven richtingen naar elkaar toe verplaatst, waarbij beide doorns 8, 9 een verplaatsing X ondergaan volgens de in figuur 5 aangegeven verplaatsing-tij d-grafiek. Zoals zichtbaar in de grafiek start de verplaatsing nadat eerst gedurende 6 seconde de druk Pi is toegenomen. De verplaatsing X houdt gedurende 5 seconde aan, waarna enkel nog de druk Pi toeneemt. Voor het tot stand brengen van de verplaatsing X wordt op elke doorn 8, 9 in axiale richting een druk Pu uitgeoefend volgens de in figuur 6 aangegeven druk-tij d-grafiek.

Figuur 7A toont een perspectivisch aanzicht van een buissegment 15 van de buis 1 waarbij op de buitenzijde een element 16 is aangegeven. Het element 16 is voorafgaande aan het vervormen van de buis 1 cirkelvormig en heeft in axiale richting een lengte Ao, in tangentiële richting een lengte Bo en in radiale richting een dikte To. Het element 16 heeft een volume V=Ao * Bo * To.

Figuur 7B toont een perspectivisch aanzicht van het buissegment 15 dat door verplaatsingen X en drukken Pi, Pu is vervormd. Het element 16 is na het vervormen ellipsvormig en heeft in axiale richting een lengte A, in tangentiële richting een lengte B en in radiale richting een dikte T. Het vervormde element 16 heeft een volume V=A * B * T, dat gelijk is aan het volume V van het oorspronkelijke niet-vervormde element 16. Indien A en B bekend zijn, volgt daar derhalve automatisch T uit.

Ten opzichte van het oorspronkelijke element 16 heeft het vervormde element 16 een hoofdrek (true strain) in tangentiële richting Emajor = Ln (A/Ao) en een hoofdrek (true strain) in axiale richting Eminor = Ln (B/Bo) met Ln de natuurlijke logaritme. Voor elke locatie op de buis 1 en op elk moment tijdens het vervormen van de buis kan een dergelijk element 16 worden gedefinieerd en kunnen de bij het betreffende element 16 behorende rekken Emajor en Eminor worden bepaald.

De figuren 8A-13A en 8B-13B tonen dwarsdoorsnedes van de buis 1 en grafieken met de optredende rekken Emajor, Eminor van verschillende elementen 16 op de buis 1 op verschillende momenten tijdens het vervormen van de buis 1.

De weergegeven resultaten hebben betrekking op een buis 1 van austenitisch roestvast staal met een vloeigrens van 335 N/mm2 en een verstevigingsexponent van ten minste 0,35 bijvoorbeeld 0,616 en een sterkte coëfficiënt K=i638N/mm2. De buis 1 heeft in de in figuur 1 weergegeven beginpositie een beginlengte Lo = 535 millimeter, een begindiameter Do = 60 millimeter en een beginwanddikte To = 2,3 millimeter heeft.

In figuur 5 zijn voor alle figuur 8A-13B met romeinse cijfers VIII, IX, X, XI, XII en XIII de bij de figuur behorende druk Pi en verplaatsing X weergegeven.

Door geringe wanddikteverschillen in het middengedeelte 14 zal de buis 1 in praktijk in het begin niet gelijkmatig vervormen. Echter, zodra het middengedeelte 14 tegen de wanden 6, 7 aan wordt gedrukt en daar tegen aan komt te liggen, is het middengedeelte 14 tegen het einde van de opgelegde vervormingen alsnog symmetrisch vervormd.

De figuren 8B-13B tonen elk een gekromde lijn 17 die de maximaal toelaatbare vervorming van het materiaal aangeeft voordat het gaat scheuren. De opgelegde vervormingen liggen bij voorkeur op enige afstand van deze lijn. In de figuren 8B-13B geeft locatie 18 in de grafiek de vervorming van een element 16 op het middengedeelte 14 aan, terwijl locatie 19 in de grafiek de vervorming van een element 16 op het uiteinde 12, 13 aangeeft. De overige locaties tussen en rond de locaties 18, 19 geven de vervormingen van elementen 16 tussen en rond het middengedeelte 14 en uiteinden 12, 13 aan. In figuur 13B is bij het middengedeelte Emajor = 0,592 en Eminor = -0,292. Dergelijke rekken leiden tot een vloeigrens in de orde van 1250 N/mm2. Dergelijke rekken zijn alleen realiseerbaar indien beide uiteinden 12, 13 naar het middengedeelte 14 toe worden verplaatst.

Na het vervormen van de buis 1 wordt het water uit de ruimte 11 in de buis 1 verwijderd en worden de matrijshelften 3, 4 weer naar de in figuur 3 weergegeven positie gebracht, waarna de vervormde buis 1 uit de onderste matrijshelft 4 kan worden verwijderd.

De figuren 14A en 14 B tonen de vervormde buis 1, waarbij in figuur 14A de lokale wanddiktes T in millimeter zijn aangegeven, terwijl in figuur 14B de lokale vloeigrenzen in N/mm2 zijn aangegeven. Bij de uiteinden 12,13 ligt de wanddikte T tussen 2,54 en 2,77 millimeter terwijl de wanddikte van het middengedeelte 14 tussen 1,82 en 1,84 millimeter ligt. Bij de uiteinden 12, 13 ligt de vloeigrens tussen 756 en 820 N/mm2 terwijl de wanddikte van het middengedeelte 14 tussen 1230 en 1240 N/mm2 ligt.

Na het vervaardigen van de vervormde buis 1 wordt aan het eerste uiteinde 12 door lassen of na het aanbrengen van schroefdraad door schroeven een afsluitbare gasaansluiting aangebracht en wordt aan het tweede uiteinde 13 door lassen een afdichtende bodem aangebracht, waardoor een gasfles wordt verkregen, die geschikt is een maximale druk van 600 bar. Rekening houdende met een veiligheidsfactor van 2 is de in praktijk toelaatbare druk 300 bar.

De figuren 15A en 15B tonen op zich bekende stappen van het reduceren in diameter van het eerste en tweede uiteinde 12, 13 tot een gewenste diameter. Hiertoe wordt gebruik gemaakt van een hulpstuk 20 met een conische ingang 21 en een cilindrische uitgang 22. Het uiteinde 12, 13 wordt tegenover de conische ingang 21 ingebracht (figuur 15A) en vervolgens onder druk in de cilindrische uitgang 22 gedrukt (figuur 15B). Indien gewenst is het mogelijk om achtereenvolgens gebruik te maken van een aantal hulpstukken 20 die een cilindrische uitgang 22 hebben met een steeds kleinere diameter, met behulp waarvan de diameter van het eerste en tweede uiteinde 12, 13 in een aantal stappen tot de gewenste diameter wordt gereduceerd.

Figuur 16 toont de buis 1 met de in diameter gereduceerde uiteinden 12, 13 en het in diameter vergrote middengedeelte 14. Het eerste uiteinde 12 is voorzien van een cilindrisch inzetstuk 23 dat een gasdoorlaatopening 24 omvat. Het cilindrisch inzetstuk 23 is door lassen, solderen of schroeven met het eerste uiteinde 12 verbonden. In de gasdoorlaatopening 24 is door schroeven een afsluitbare gasaansluiting bevestigbaar. Het tweede uiteinde 13 is voorzien van een cilindrisch inzetstuk 25 dat door lassen, solderen of schroeven met het tweede uiteinde 13 is verbonden. Aldus is een gasfles 26 gevormd.

Figuur 17 toont een andere uitvoeringsvorm van een gasfles 27 die zich van de gasfles 26 onderscheidt doordat de gasfles 27 nabij het tweede uiteinde 13 is voorzien van een cilindrische kraag 28. De kraag 28 heeft een met het middengedeelte 14 overeenkomende diameter. De kraag 28 is door lassen of solderen met de buis 1 verbonden. Door de kraag 23 kan de gasfles 27 rechtop worden gezet.

Figuur 18 toont de maximaal toelaatbare krachten die op het middengedeelte 14 worden uitgeoefend, indien in de aldus gevormde gasfles een bepaalde druk optreedt.

waarbij P: de maximaal in de gasfles toelaatbare druk is T: de wanddikte van het middengedeelte 14 σ v: de vloeigrens is D: de diameter is

Indien de uiteindelijke diameter van het middengedeelte 14 van de gasfles 100 millimeter is, de vloeigrens 1250 N/mm2 is, en de wandikte 1,82 millimeter is, dan is de maximaal toelaatbare druk 45,5 MPa, zijnde 455 bar.

Rekening houdende met een veiligheidsfactor van 2 is een druk van 225 bar toelaatbaar. Bij een maximaal toelaatbare druk van 600 bar (60 MPa), een vloeigrens van 1200 N/mm2 en een diameter van 80 millimeter, is de minimaal benodigde wanddikte T van het middengedeelte 14: T = 60 * 106 * 80 * 10"3 / 2 * 1200 * 106 = 2 millimeter.

Met een veiligheidsfactor van 2 is in de praktijk een gasdruk van 300 bar toelaatbaar.

Door de geringere vervormingen nabij de uiteinden 12, 13 zal de vloeigrens daar niet zo sterk zijn toegenomen als bij het middengedeelte 14. Nabij de uiteinden 12, 13 zijn de wanddiktes T echter dikker, de diameters echter kleiner en kan derhalve met een lagere vloeigrens worden volstaan om de drukken te kunnen weerstaan.

Met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding is onder meer een gasfles vervaardigd met een diameter van 100 millimeter en een inhoud van 2 liter, waarin gas met een druk van 200 bar kan worden opgeslagen. De gasfles volgens de uitvinding woog 1,51 kg. Een soortgelijke gasfles volgens de stand van de techniek woog 3,255 kg. V erwij zingscij ferlij st 1 holle buis 2 inrichting 3 matrijshelft 4 matrijshelft 5 holte 6 wand 7 wand 8 doorn 9 doorn ίο vloeistoftoevoerkanaal n ruimte 12 eerste uiteinde 13 tweede uiteinde 14 middengedeelte 15 buissegment 16 element 17 gekromde lijn 18 locatie 19 locatie 20 hulpstuk 21 conische ingang 22 cilindrische uitgang 23 cilindrisch inzetstuk 24 gasdoorlaatopening 25 cilindrisch inzetstuk 26 gasfles 27 gasfles 28 cilindrische kraag

Ao lengte

Bo lengte A lengte B lengte

Do begindiameter

Ln natuurlijke logaritme Lo beginlengte

Pi pijl P3 pijl P4 pijl

Pi druk P8 pijl P9 pijl

Pu druk T wanddikte

To beginwanddikte V volume X verplaatsing

Claims (10)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een metalen vat, welke werkwijze de stappen omvat van: - het verschaffen van een buis (1) met een begindiameter (Do), een beginwanddikte (To) en een beginlengte (Lo) tussen een eerste uiteinde (12) en een tweede uiteinde (13), - het positioneren van de buis (1) in een matrijs (2, 4) met behulp waarvan de eerste en tweede uiteinden (12, 13) in axiale richting naar elkaar toe verplaatsbaar zijn, - het via ten minste een van de uiteinden (12, 13) aanbrengen van een vloeistof druk in de buis (1), - waarbij de diameter van een tussen het eerste en tweede uiteinde (12, 13) gelegen cilindervormig middengedeelte ten opzichte van de begindiameter en ten opzichte van de diameter van het eerste en tweede uiteinde wordt vergroot, terwijl de wanddikte van het middengedeelte ten opzichte van de beginwanddikte en de wanddikte van het eerste en tweede uiteinde (12, 13) wordt verkleind, met het kenmerk, dat - zowel het eerste uiteinde (12) als het tweede uiteinde (13) in axiale richting naar middengedeelte (14) toe worden verplaats, - het metaal een roestvast staal is waarvan de verstevigingsexponent ten minste 0,35 is, - waarbij door de axiale verplaatsing en de aangebrachte vloeistofdruk ten minste het middengedeelte (14) wordt vervormd, waarbij het middengedeelte een vloeigrens van ten minste 1000 N/mm2 verkrijgt, - waarna aan het eerste uiteinde (12) een afsluitbare gasaansluiting wordt aangebracht en het aan het tweede uiteinde (13) een het tweede uiteinde afdichtende bodem wordt aangebracht, - waarbij het metalen vat bestand is tegen een in het middengedeelte (14) aangebrachte gasdruk van ten minste 50 bar.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het middengedeelte (14) een vloeigrens van ten minste 1250 N/mm2 verkrijgt, waarbij het metalen vat bestand is tegen een in het middengedeelte aangebrachte gasdruk van ten minste 200 bar.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat door de axiale verplaatsing en de aangebrachte vloeistofdruk de rek (true strain) in tangentiële richting van het middengedeelte ten minste 0,35 is, terwijl de rek (true strain) in axiale richting van het middengedeelte ten minste -0,2 is.

4. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de diameter van het eerste uiteinde (12) en het tweede uiteinde (13) na het aanbrengen van de vloeistofdruk en de axiale verplaatsing gelijk is aan de begindiameter.

5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het roestvast staal een austenitisch roestvast staal of mangaanstaal is.

6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de diameter van het middengedeelte (14) ongeveer 30-70% groter is dan de begindiameter, terwijl de wanddikte van het middengedeelte ongeveer 20-40% kleiner is dan de begindiameter.

7. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat bij het door lassen verbinden van de afsluitbare gasaansluiting en/of de afdichtende bodem met respectievelijk het eerste en/of tweede uiteinde warmte wordt toegevoegd, welke warmte ten minste gedeeltelijk door koeling wordt af gevoerd om verlaging van de verstevigingsexponent van het eerste en/of tweede uiteinde te beperken.

8. Metalen vat dat is voorzien van een eerste uiteinde omvattende een afsluitbare gasaansluiting, een tweede uiteinde omvattende een afdichtende bodem alsmede een tussen het eerste en tweede uiteinde gelegen cilindervormig middengedeelte, met het kenmerk, dat - de diameter van het middengedeelte ten opzichte van de diameter van het eerste en tweede uiteinde groter is, terwijl de wanddikte van het middengedeelte ten opzichte van de wanddikte van het eerste en tweede uiteinde kleiner is, - het metaal een roestvast staal is waarvan de verstevigingsexponent ten minste o, 35 is, - waarbij het middengedeelte een vloeigrens van ten minste 1000 N/mm2 heeft, - waarbij het metalen vat bestand is tegen een in het middengedeelte aangebrachte gasdruk van ten minste 50 bar.

9. Metalen vat volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het middengedeelte een vloeigrens van ten minste 1250 N/mm2 verkrijgt, waarbij het metalen vat bestand is tegen een in het middengedeelte aangebrachte gasdruk van ten minste 200 bar.

10. Metalen vat volgens conclusie 8 of 9, met het kenmerk, dat het roestvast staal een austenitisch roestvast staal of mangaanstaal is.