NL8220067A - Werkwijze voor de vervaardiging van bliklichaam, alsmede bliklichaam verkregen onder toepassing van de werkwijze. - Google Patents

Description

PCT/N/31.136-Kp/Pf/vdM

« <*,· .· -i-

Werkwijze voor de vervaardiging van bliklichamen, alsmede bliklichamen verkregen onder toepassing van de werkwijze.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vormen van bliklichamen uit tinvrij staal en meer in het bijzonder op het snelle zijnaadlassen van tinvrij staal, ter vorming van bliklichamen en op bliklichamen 5 verkregen onder toepassing van de werkwijze.

Het is algemeen bekend bliklichamen te vormen uit plaatstaal door aanvankelijk de staalplaat te snijden in in het algemeen rechthoekige ruwe plaatjes en vervolgens deze plaatjes te vormen tot een cylindrische configuratie, waarbij 10 de zijranden van de plaatjes elkaar overlappen om door middel van weerstandslassen onderling verbonden te kunnen worden. Tinplaat kan zonder voorbewerking van de rand op een dergelij-ke manier worden gelast en reeds werden miljarden blikken met gelaste zijnaad uit tinplaat geproduceerd. Vanwege de weer-15 stand echter van de normaal op tinvrij staal aanwezige oxide-bekleding en vanwege het felt dat het staal zeer dun is, wordt het in het algemeen niet mogelijk geacht op bevredigende wijze bliklichamen met gelaste zijnaad uit tinvrij staal, waaronder met chroom-chroomoxide bekleed staal, in een snelle commer-20 cieel verantwoorde werkwijze te verkrijgen zonder eerst enig oxide of andere bekleding van de door lassen te verbinden randen te verwijderen.

Een aantal snelle naadlassende blikfabrikage-machines is commercieel verkrijgbaar voor het automatisch vor-25 men van uitgangsstaalplaatjes tot cylindrische vorm en het lassen van de zijnaad. Bij een dergelijke machine worden bijv. laselectroden in de vorm van twee tegenover elkaar gelegen koperen of koperlegeringswielen toegepast, waarvan den binnen en een buiten het bliklichaam, om over de overlappende randen 30 te rollen en deze zo te lassen. Een overlapping van ongeveer 0,102 cm is bij deze machine vereist voor de vorming van een naad. Succesvolle toepassing van deze machine voor het lassen van bliklichamen uit tinvrij staal vereiste in het verleden het schoonmaken van de randoppervlakken van de uitgangsplaten 35 door mechanische afschraping onmiddellijk voorafgaande aan het 8220067 - 2 - lassen om een gelijkmatig schoon staal-op-staal-contact van de overlappende randen bij de lasbewerking te verzekeren. Wanneer een dergelijke machine wordt gebruikt voor het lassen van tin-plaat bestaat de neiging dat het tin zich afzet op het opper-5 vlak van de rollende electrodewielen en de weerstand van de contactpunten doet toenemen, hetgeen uiteindelijk leidt tot onaanvaardbare lasomstandigheden.

Een andere commercieel verkrijgbare snelle zij-naad lassende blikmachine past een z.g. draadbeslagelectrode 10 toe, waarin een koperdraad gedragen wordt in een spoor of groef in de omtrek van de electrodewielen. De koperdraad wordt continu vervangen uit een spoel of winding, zodat een schoon electrodecontactoppervlak continu aanwezig is op het punt van contact met het uitgangsmateriaal. Deze continu vervangen 15 electrode maakt het snelle lassen van tinplaat mogelijk, maar voor het lassen van tinvrij uitgangsmateriaal was het schoon-maken van de randen nog steeds vereist.

De mate van overlapping van de te lassen randen behoeft bij de thans verkrijgbare draadbaslaglasinrichtingen 20 niet meer te zijn dan 0,030 cm, waardoor na het lassen een zijnaad wordt verkregen, welke slechts ongeveer 1,2 maal zo dik is als het uitgangsmateriaal. Een gelaste naad van deze dikte kan gemakkelijk verwerkt worden wanneer de bodem van het blik via een dubbele naad op het bliklichaam wordt bevestigd. 25 Zo biedt het gebruik van dergelijke machines grote voordelen wat betreft de zijnaad, vergeleken met een gesoldeerde zijnaad van het type dat algemeen voorkomt bij uit drie stukken samen-gestelde blikken.

De onmogelijkheid om met de commercieel ver-30 krijgbare blikmachines met succes tinvrij uitgangsmateriaal te lassen zonder de noodzaak van het reinigen van de rand heeft in grote mate de toepassing ervan beperkt. Verder worden wanneer de zijranden van tinvrij uitgangsmateriaal mechanisch worden afgeschraapt om het lassen op een dergelijke machine 35 mogelijk te maken, de zijranden noodzakelijkerwijs over een grotere breedte dan feitelijk in de gelaste naad wordt opge-nomen, schoongemaakt of afgeschraapt. Dit extra afschrapen biedt problemen wat betreft het uiterlijk van het blik, als 8220067 - 3 - ook gezien de noodzaak het afgeschraapte gebied te bedekken met een organische strook op zowel het binnen- als het buiten-oppervlak van het bliklichaam in verband met de vereiste weer-stand tegen corrosie.

5 Voorbeelden van de moeilijkheden die optreden bij het zijnaadlassen van tinvrij staal blijken uit de Ameri-kaanse octrooischriften 2.305.655 en 2.326.814, welke beide een werkwijze beschrijven voor het afschrapen van de randop-pervlakken van uitgangsplaten voor blikken ten behoeve van het 10 lassen. Brochures en publikaties van blikfabrikanten bevesti-gen ook de onmogelijkheid om met de commercieel verkrijgbare machinerie op betrouwbare wijze tinvrij staal te lassen zonder voorafgaande reiniging van de randen en de meeste van deze blikfabrikanten hebben in hun machinerie hulpapparatuur voor 15 het afschrapen opgenomen om deze aan te passen voor het lassen van tinvrij staal. Dergelijke randreinigingsapparatuur ver-wijdert oxide en andere bekledingen die gewoonlijk het betrouwbare lassen van het uiterst dunne uitgangsstaal bij continue snelle fabrikage verhinderen.

20 Het is een doel v^n de onderhavige uitvinding een werkwijze te verschaffen voor het vervaardigen van een bliklichaam met een gelaste zijnaad uit tinvrij staal in een snelle automatische blikmachine zonder de noodzaak van het afschrapen van de randen van de uitgangsplaten.

25 Een volgend doel van de uitvinding is te voor- zien in een verbeterd blik met gelaste zijnaad, dat is gevormd uit tinvrij staal.

Een volgend doel van de uitvinding is te voor-zien in een werkwijze voor de vorming van een gelaste zijnaad 30 in een bliklichaam, waarbij minder energie en minder electro-dedruk benodigd zijn dan normaal vereist is voor het vormen van een dergelijke naad bij gebruik van met tin bekleed uit-gangsmateriaal.

Bij het bereiken van voorgaande en andere doelen 35 en voordelen van de uitvinding rust een belangrijk aspect in aanbrengen van een bekleding van nikkel op beide oppervlakken van een staalplaat, zoals stort met een dikte en hardheid die geschikt zijn voor het gebruik als uitgangsmateriaal voor 8220067 - 4 - blikken. De nikkelbekleding kan tot aan ca. 12 % zink bevatten en kan een dikte hebben van slechts 0,013 ^im. Een chemische behandeling, bijv. een kathodische-dichromaat- of chroomzuur-behandeling, wordt bij voorkeur uitgevoerd op het met nikkel 5 beklede staal om de weerstand tegen corrosie en het hechtver-mogen ten opzichte van lak te verbeteren. Na chemische behandeling wordt bij voorkeur een bekleding van lak aangebracht, waarbij een nauwe stroom langs de door lassen te verbinden randen vrij van lak wordt gelaten.

10 Het vlakke plaatstaal wordt gesneden tot uit- gangsplaatjes, welke gevormd worden tot een cylindrische con-figuratie, waarbij de zijranden op zodanige wijze overlappen dat de met nikkel beklede oppervlakken in direct contact met elkaar zijn. De overlappende beklede en behandelde (maar niet 15 gelakte) oppervlakken worden daarop gelast met behulp van een snelle zijnaadlasmachine, onder oplevering van een volledig bliklichaam met een gelaste zijnaad met een dikte die aanzien-lijk minder is dan twee maal de dikte van de staalplaat. De gelaste naad kan op gebruikelijke wijze van een strip worden 20 voorzien ter verhoging van de corrosieweerstand en blikbodems kunnen bevestigd worden aan het gerede cylindrische lichaam onder toepassing van een gebruikelijke dubbele zoming met behulp van de bekende apparatuur.

Thans wordt de uitvinding nader toegelicht aan 25 de hand van de bijgaande tekening.

Figuur 1 is een gedeeltelijke doorsnede op ver-grote schaal van een beklede staalplaat die geschikt is voor toepassing bij de onderhavige uitvinding.

Figuur 2 is een schematische afbeelding van het 30 vormen van een gelaste zijnaad op een automatische blikmachine overeenkomstig de onderhavige uitvinding.

Figuur 3 is een vergroot schematisch aanzicht waarin de in de machine volgens figuur 2 toegepaste electrodeposit ies worden getoond.

35 Figuur 4 is een verder vergrote gedeeltelijke doorsnede, welke het lassen van de naad laat zien.

Figuur 5 is een gedeeltelijke doorsnede van een overeenkomstig de onderhavige uitvinding gevormde gelaste naad.

8220067 - 5 -

In meest brede zin betreft de onderhavige uit-vinding de vorming van een bliklichaam uit tinvrij staal in een snelle zijnaadlasmachine zonder noodzaak de rand van het uitgangsmateriaal af te schrapen of te reinigen. Meer in het 5 bijzonder betreft de uitvinding het vormen van een blik met gelaste zijnaad uit staal in de vorm van dun plaatstaal, zoals stort met een zeer dunne bekleding van nikkel op zijn opper-vlakken. Het nikkel kan tot aan ca. 12 % zink bevatten.Het uitgangsmateriaal wordt gesneden tot ruwe platen, welke gevormd 10 worden tot een cylindrische configuratie, waarbij de te ver-binden randen elkaar overlappen met de met nikkel beklede op-pervlakken in direct contact. Druk wordt aangebracht door rollende electroden, die de benodigde energie leveren voor het vormen van een zeer sterke smeltlasbinding bij de overlappende 15 oppervlakken.

Het volgens de onderhavige uitvinding te gebrui-ken uitgangsmateriaal wordt getoond in figuur 1 en omvat een plaat 10 van zacht staal, zoals stort met een dikte die ge-schikt is voor gebruik als uitgangsmateriaal voor blikken. Het 20 staalsubstraat 10 heeft aan zijn buitenoppervlakken een bekleding van een laag 12 van nikkel, welke tot aan ca. 12 % zink kan bevatten en is verkregen door galvanische afzetting. De nikkelbekleding kan zeer dun zijn en ligt bij voorkeur in het gebied van ca. 0,013-0,125 yam. Dikkere bekledingen kunnen ook 25 worden gebruikt, maar in het algemeen is dit economisch minder verantwoord en bovenmatig dikke bekledingen kunnen tot gevolg hebben dat uitsluitend de nikkelbekledingen gelast of ver-smolten worden.

Op de nikkelbekleding 12 is bij voorkeur een 30 dunne laag 14 van een anticorrosieve chemische behandelingsop-lossing aangebracht. Chemische laag 14 kan worden aangebracht door het beklede staal te onderwerpen aan een kathodische-dichromaat- of chroomzuurbehandeling op een manier als bekend is bij het behandelen van met chroom bekleed uitgangsmateriaal. 35 Het behandelde beklede staal wordt daarop bij voorkeur bekleed met een laag 15 van een geschikte lak, onder vrijlating van een nauwe strook, aangegeven met 16 in figuur 1, welke de door lassen te verbinden zijranden van de uitgangsplaatjes 17 zal vormen.

8220067 - 6 -

Geheel verrassend bleek dat het chemisch behan-delde met nikkel beklede staal niet alleen gelast kon worden zonder de noodzaak de chemische behandelingslaag uit chromaat of de nikkelbekleding van de randen af te schrapen, maar 5 tevens werd vastgesteld dat aanzienlijk lagere lasstroom toe-gepast kan worden dan vereist is voor het lassen van tinplaat van dezelfde dikte. Verder kan een goede las worden verkregen onder toepassing van aanzienlijk geringere druk op de elec-troden dan normaal vereist voor het lassen van tinplaat. De 10 zeer ddnne nikkelbekleding en de oxidebekleding die is verkregen door de chemische behandeling, worden gediffundeerd in de verbinding en zo wordt een sterke smeltlasbinding gevormd.

Verschillende commerciele zijnaadlasmachines kunnen worden gebruikt in de praktijk van de onderhavige uit-15 vinding; machines die de z.g. draadbeslagtechniek toepassen verdienen echter de voorkeur. Een dergelijke machine is bijv. de Super WIMA automatische blikmachine, vervaardigd door Soudronic AG, te Bergdietikon, Zwitserland en de werking van deze machine wordt schematisch toegelicht in figuren 2-4. Het 20 in figuur 1 getoonde met nikkel beklede uitgangsstaal wordt in eerste instantie gesneden tot in het algeraeen rechthoekige uitgangsplaatjes met geschikte grootte en daarop gevoed aan de machine om daarin automatisch verwerkt te worden. De aparte uitgangsplaatjes 17 worden gevormd tot een cylindrische confi-25 guratie rond een holle doom 18 en daarop daarlangs voortbewo-gen door een laszone door middel van geschikte niet getoonde voedingsorganen. De zijranden van het uitgangsplaatje 17 worden te samen gebracht, zodat ze elkaar overlappen, waarbij zoals getoond in figuur 4, de met nikkel beklede chemisch be-30 handelde oppervlakken in direct contact zijn. De overlappende randen worden daarop gebracht tussen een paar koperdraadelec-troden 20, resp. 22, die gedragen worden door groeven in de omtrek van electrodewielen 24, resp. 26. Electrode 22 en elec-trodewiel 26 bevinden zich binnen de doom 18 en zijn in con-35 tact met het binnenoppervlak van de gevormde cylinder, terwijl draadelectrode 20 en electrodewiel 24 zich buiten bevinden en in contact zijn met het buitenoppervlak van het overlappende gedeelte van de cylinder. Electrische energie wordt toegevoerd 8220067 f - 7 - naar de electroden vanuit een met 27 aangeduide geschikte bron en tegelijkertijd wordt via de electroden druk uitgeoefend op de overlappende gedeelten van het uitgangsplaatje om tegelij-kertijd de overlappende randen te verhitten en af te vlakken 5 en zo een afgevlakte smeltlasverbinding als getoond in figuur 5 bij 28, te vormen. De gerede lasverbinding kan 1,2-1,3 maal dikker zijn dan het beklede uitgangsmateriaal en de totale lengte d, gemeten langs de omtrek van het gevormde bliklichaam, kan aanzienlijk geringer zijn dan twee maal de dikte d van het 10 uitgangsmateriaal. Metallurgische analyse van zo gevormde las-verbindingen laten zien dat een vaste smeltlasverbinding wordt gevormd. Druk die door de electroden gedurende het smeltlas-proces wordt uitgeoefend zorgt ervoor dat scherpe randen en bramen worden vermeden. Bij voorkeur. wordt een smalle strook 15 organisch bekledingsmateriaal aangebracht op de gelaste naad en de randen van de lakbekleding 15 als gebruikelijk is.

Uitgevoerde experimenten onder toepassing van met nikkel beklede staalplaat als boven beschreven, laten zien dat 15-24 % minder lasstroom vereist kan zijn dan noodzakelijk 20 is voor het verkrijgen van een vergelijkbare lasverbinding onder toepassing van een met tin bekleed uitgangsmateriaal uit hetzelfde basisstaal. Verder kunnen de door de electrodewielen uitgeoefende drukken met 25 % worden verlaagd, waardoor in aanzienlijke mate de levensduur van de electrodewielen kan 25 worden verhoogd. De verminderde electrische stroom die voor het lassen van het met nikkel beklede uitgangsmateriaal vereist is, betekent niet alleen een aanzienlijke energiebespa-ring, maar vermindert tevens het spatten dat gedurende het vormen van dergelijke lassen kan optreden.

30 8220067

Claims (12)

1. Werkwijze voor het vormen van bliklichamen met een gelaste zijnaad, met het kenmerk, dat wordt voorzien in een basisstaalplaat van geschikte dikte om 5 tot bliklichamen te worden gevormd, dat een dunne nikkelbekle-ding galvanisch op beide oppervlakken van de basisstaalplaat wordt aangebracht, dat de beklede staalplaat tot ruwe plaatjes van geschikte grootte voor het vormen van een bliklichaam wordt gesneden, dat de ruwe plaatjes gevormd worden tot een 10 cylindrische configuratie met twee randen in evenwijdig over-lappende verhouding en met de tegenover gelegen met nikkel beklede oppervlakken in de buurt van de overlappende randen in contact met elkaar en dat de overlappende randen tussen een paar electroden worden doorgevoerd, onder gelijktijdige uit- 15 oefening van druk en toepassing van electrische stroom op de overlappende randen door middel van de electroden, om de met nikkel beklede overlappende randen te smelten en af te vlakken.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat voorts de met nikkel beklede 20 oppervlakken worden behandeld met een dichromaat- of chroom-zuuroplossing voorafgaande aan het vormen van de ruwe plaatjes tot een cylindrische configuratie.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat voorts een lakbekleding wordt 25 aangebracht op de beklede en chemisch behandelde oppervlakken, waarbij een nauwe strook langs de twee randen vrij van lak wordt gelaten.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de nikkelbekleding een dikte 30 heeft in het gebied van 0,013-0,125 ^im.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de galvanisch aangebrachte nikkelbekleding tot aan 12 gew.% zink bevat.

6. Werkwijze volgens conclusie 1, met 35 het kenmerk, dat de galvanisch aangebrachte nikkelbekleding een dikte heeft in het gebied van 0,013-0,125 yam.

7. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de galvanisch aangebrachte nikkel- 8220067 - 9 - bekleding tot aan 12 gew.% zink bevat.

8. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de galvanisch aangebrachte nik-kelbekleding tot aan 12 gew.% zink bevat.

9. Cylindrisch bliklichaam, met het k e n m e r k , dat het een basisstaalplaat omvat met een dunne galvanisch aangebrachte bekleding van nikkel op beide oppervlakken en een gelaste zijnaad, welke zijnaad is gevormd door tegenover gestelde randoppervlakken van de met nikkel 10 beklede plaat in evenwijdig overlappende verhouding met de met nikkel beklede oppervlakken in contact met elkaar te plaatsen en te lassen door gelijktijdige uitoefening van druk en toepassing van electrische stroom op de overlappende randen onder vorming van een hermetisch gelaste naad met een dikte, die 15 aanzienlijk geringer is dan twee maal de dikte van de basisstaalplaat.

10. Bliklichaam volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de met nikkel beklede basisstaalplaat verder een dichromaat- of chroomzuur-chemische behande-20 lingslaag omvat, die is aangebracht op de met nikkel beklede oppervlakken, voorafgaande aan het vormen tot de cylindrische configuratie, waarna de met elkaar in aanraking gebrachte chemisch behandelde met nikkel beklede oppervlakken worden ge-smolten tot de gelaste naad.

11. Bliklichaam volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de nikkelbekleding tot aan 12 gew.% zink bevat.

12. Bliklichaam volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat het tevens een lakbekleding omvat 30 die zich uitstrekt over het beklede en chemisch behandelde op-pervlak, met uitzondering van het gebied van de gelaste naad, alsmede een laag van organisch materiaal, die de gelaste naad bedekt en de aanliggende gedeelten van de lakbekleding over-lapt. 35 8220067