NL9000710A - Werkwijze voor het lassen van geemailleerde metalen voorwerpen, en het verkregen produkt. - Google Patents

Description

werkwijze voor het lassen van geëmailleerde metalen voorwerpen» en het verkregen produkt

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het door lassen verbinden van metalen voorwerpen, waarvan tenminste één voorwerp aan tenminste één zijde is voorzien van een emailbekleding. Veel metalen voorwerpen ondergaan een oppervlaktebekleding met email dat een goede chemische bestendigheid bezit en tamelijk ongevoelig is voor thermische (schok-)belastingen. Bovendien is email niet vochtdoorlatend en vertoont het geen onderroest. Email biedt een zeer goede corrosiebestendigheid bij hoge temperaturen.

Een nadeel van de geëmailleerde voorwerpen is, dat zij na emailleren geen vervorming van enig belang kunnen ondergaan en gevormde of holle produkten moeten worden samengesteld uit metalen produktdelen die door lassen onderling verbonden worden. Maar bij gebruikmaking van conventionele lastechnieken zoals TIG-lassen, plasma-lassen, lassen met een acetyleenvlam, elektrode-lassen, en dergelijke, is er altijd sprake van een zodanige degradatie van de emailbekleding, dat na het lasproces de lasnaad en aangrenzende delen van het metalen voorwerp niet meer zijn bedekt door de emailbekleding en derhalve niet beschermd tegen corrosie.

De uitvinding beoogt een werkwijze te verschaffen, waarbij door middel van lassen metalen voorwerpen waarvan tenminste éém voorwerp aan tenminste één zijde is voorzien van een emailbekleding, via een door de emailbekledingen heen tredende metallische lasverbinding worden verbonden, maar de emailbekleding in hoofdzaak niet aangetast wordt.

Dit wordt overeenkomstig de uitvinding bereikt met een werkwijze voor het door lassen verbinden van metalen voorwerpen waarvan tenminste één voorwerp aan tenminste één zijde is voorzien van een emailbekleding, waarin metalen voorwerpen in een laspositie worden gebracht, en met een lasbron zodanig verhit worden, dat de metalen delen smelten, de gesmolten metalen delen een metallische lasverbinding vormen. Aldus wordt de emailbekleding niet aangetast onder invloed van de laswarmte. Indien bij voorkeur de beide metalen voorwerpen aan tenminste één zijde zijn voorzien van de emailbekleding, de emaiblekledingen tussen de metalen voorwerpen worden ingesloten, de gesmolten metalen delen door deze emailbekleding heen treden en door het lassen de emailbekledingen onder afdekking van de lasverbinding samenvloeien, wordt het lassen zodanig uitgevoerd, dat ter plaatse van de emailbekleding de ontstane lasnaad afgeschermd blijft door email. De metalen voorwerpen worden onder insluiting van de emailbekledingen met elkaar in contact gebracht en in deze laspositie aan elkaar gelast, waarbij een lasbron wordt gebruikt met een zeer grote, lokale energiedichtheid. Daardoor zal in één van de metalen delen metaal smelten en door de aangrenzende emailbekledingen heen breken en samensmelten met het achterliggende metaal, waarbij een metallische lasverbinding wordt gevormd. Email van de aan elkaar grenzende emailbekledingen zal in een klein gebied rondom de zich vormende metallische lasverbinding tot boven het verwekingspunt verwarmd worden, waardoor rondom de metallische lasverbinding email van de beide emailbekledingen samensmelt en de lasverbinding afschermt en bedekt.

Een voordeel van de werkwijze volgens de uitvinding is, dat in de veelal nauwe spleet tussen de beide emailbekledingen ter hoogte van de lasverbinding geen laag reparatie-email behoeft te worden aangebracht. Aldus is het mogelijk om holle produkten te vervaardigen die inwendig zijn geëmailleerd en door middel van lassen overeenkomstig de uitvinding zijn samengelast, en waarbij de inwendige emailbekleding het onderliggende metaal in hoofdzaak volledig bedekt en tegen corrosie beschermt.

Indien de lasbewerking met de lasbron door één van de beide metalen voorwerpen heen wordt uitgevoerd, en dit metalen voorwerp aan zijn naar de lasbron toegekeerde oppervlak is voorzien van een emailbekleding, is het mogelijk om de nu vrijliggende metallische lasnaad en aangrenzende delen van het metaal achteraf te bedekken met een laag reparatie-email.

Een lasbron die kan worden gebruikt bij de werkwijze volgens de uitvinding moet een grote, lokale energiedichtheid hebben. Deze energiedichtheid ligt in een bereik van in het . 10 algemeen circa 0,1-10x10 W/cm.

Bijvoorbeeld kan als laserbron een laslaser worden gebruikt, met bijvoorbeeld een laservermogen van 1250 kilowatt.

De uitvinding heeft verder betrekking op een metalen produkt dat is verkregen met de laswerkwijze volgens de uitvinding. Dit metalen produkt wordt gekenmerkt doordat het omvat tenminste twee metalen voorwerpen, waarvan tenminste één voorwerp aan tenminste één zijde van een emailbekleding is voorzien, die onder insluiting van de emailbekleding zijn verbonden door een door de emailbekleding heen tredende metallische lasverbinding.

Genoemde en andere kenmerken zullen hierna worden verduidelijkt aan de hand van een aantal niet-limitatieve uitvoeringsvoorbeelden van de laswerkwijze volgens de uitvinding, waarbij wordt verwezen naar de bijgevoegde tekening.

In de tekening toont figuur 1A-1C een eerste uitvoeringsvoorbeeld van de laswerkwijze volgens de uitvinding voor het lassen van tweezijdig geëmailleerde metalen voorwerpen; figuur 2 een aantal microscopische opnamen van de lasverbinding die is verkregen in figuur IC; figuur 3A het lassen van gevormde, inwendig geëmailleerde metalen voorwerpschalen; figuur 3B een druppelvergroting van de lasverbinding uit figuur 3A; figuur 4A een detail uit een tweezijdig geëmailleerde warmtewisselaar; figuur 4B een doorsnede over de lijn IV-IV uit figuur 4A; figuur 5 een doorsnede door een vat samengesteld uit dubbelzijdig geëmailleerde metalen delen die door lassen volgens de uitvinding zijn verbonden; en figuur 6 het lassen van metalen voorwerpen, waarvan slechts één voorwerp eenzijdig geëmailleerd is.

De metalen voorwerpen die aan één zijde of aan beide zijden zijn voorzien van een emailbekleding, en kunnen worden toegepast in de laswerkwijze volgens de uitvinding, kunnen bestaan uit elk type te lassen metaal, in het bijzonder staal.

Onder het begrip email wordt verstaan de beschrijving in de NEN-norm 2701, die wordt vervangen door de NEN-norm 2711.

Figuur 1 toont de laswerkwijze volgens de uitvinding. Twee gevormde, metalen voorwerpen van Vitrostaal (Hoogovens, IJmuiden), die elk aan beide zijden zijn voorzien van een emailbekleding 3-6 (figuur IA), worden in een laspositie (figuur 1B) gebracht, waarin een deel 7 van het metalen voorwerp 1 gedrukt wordt tegen het deel 8 van het metalen voorwerp 2, waarbij delen van de emailbekledingen 4 en 5 zijn ingesloten.

In de richting van de pijl 9 wordt vervolgens een laserbundel van een CO2 -laser met een vermogen van 1250 watt gericht op het deel 7. Bij een dikte van de beide staalplaten van 1 mm, wordt vervolgens gelast met een lassnelheid van 1,25 m/minuut. De verkregen lasverbinding wordt schematisch getoond in figuur IC. De beide metalen voorwerpen 1 en 2 zijn nu onderling verbonden door een lasverbinding 10 die zich uitstrekt tussen de beide staalplaten 11 en 12. Duidelijk is te zien dat de lasverbinding 10 ter hoogte van de emailbekledingen 4 en 5 is ingesloten door samengesmolten email afkomstig uit de beide emailbekledingen 4 en 5. Ter hoogte van de lasnaad 13, de plaats waar de laserbundel het oppervlak van het deel 7 van het metalen voorwerp 1 trof, is de emailbekleding 3 gedegenereerd en maakt aldaar de staalplaat 11 contact met de buitenwereld.

Figuur 2 toont microscopische opnamen van een lasverbinding die is getoond in figuur IC. Duidelijk is te zien dat het lasgebied 10 is ingesloten door samengesmolten email en dat onder de lasverbinding 10 het email van de emailbekleding 6 gaaf is.

Het produkt dat is verkregen door middel van laserlassen volgens figuur IC kan worden toegepast in recuperatieve warmtewisselaars bij de rookgasbehandeling, waarin sterk corroderend gas wordt ontzwaveld.

Figuur 3A toont een detail van een in hoofdzaak vlakke, inwendig geëmailleerde boiler 14 die is samengesteld uit metalen schalen 15, 16, die elk zijn voorzien van een emailbekleding 17, respectievelijk 18. De schalen 15 en 16 zijn door middel van laserlassen overeenkomstig de uitvinding verbonden aan een overlappende verbinding 19, alsook ter hoogte van over het oppervlak van de schalen 15 en 16 verspreid aangebrachte, onderling contact makende afstandsnoppen 20 en 21. Figuur 3B toont in detail schematische de lasverbinding 22. Duidelijk is te zien dat ten opzichte van het inwendige 23 van de boiler 14 de lasverbinding 22 is afgeschermd door de samengesmolten emailbekledingen 17 en 18. Het uitwendige oppervlak 24 van de lasverbinding ligt vrij, maar in een in hoofdzaak niet corroderende omgeving. Aldus ontstaat een onderhoudsvrije boiler die inwendig afdoende door emaillering is beschermd tegen corrosie, zodat bijvoorbeeld kan worden afgezien van een zogenaamde opofferingsanode.

Figuur 4 toont een detail uit een warmtewisselaar 25 voor een hoog rendements-luchtverwarmingstoestel, waarbij de verbrandingsgassen een kunstmatig verlengde weg afleggen.

De warmtewisselaar is samengesteld uit dubbelzijdig geëmailleerde platen 26 en 27, die, zoals hiervoor beschreven, door middel van laserlassen onderling aan elkaar zijn gelast. Duidelijk blijkt dat het inwendige 28 van de warmtewisselaar 25 voorzien is van een gave, corrosiebestendige emailbekleding, terwijl aan de buitenzijde ter hoogte van de plaats waar de laserbundel het oppervlak van de metalen plaat 27 trof, een reparatie-email-laag 29 is aangebracht.

Figuur 5 toont een deel van een opslagtank 30, die is samengesteld uit aan elkaar gelaste, dubbelzijdig geëmailleerde metalen voorwerpen 31 en 32. De voorwerpen 31 en 32 zijn ter hoogte van de pijl 33 met behulp van een laserbundel in de richting van dezelfde pijl 33 onderling vastgelast, waarna een reparatie-email-laag 34 is aangebracht.

Tenslotte toont figuur 6 de bevestiging door middel van lassen volgens de uitvinding in de richting van de pijl 35 van een niet-geëmailleerde beugel 36 aan een dubbelzijdig geëmailleerde zichtplaat 37. De metallische lasverbinding 38 wordt gevormd, maar de emailbekledingslaag 39 wordt in hoofdzaak niet aangetast door de laswarmte.

Claims (12)

1. Werkwijze voor het door lassen verbinden van metalen voorwerpen waarvan tenminste één voorwerp aan tenminste één zijde is voorzien van een emailbekleding, waarin metalen voorwerpen in een laspositie worden gebracht, en met een lasbron zodanig verhit worden, dat de metalen delen smelten, de gesmolten metalen delen een metallische lasverbinding vormen.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarin de beide metalen voorwerpen aan tenminste één zijde zijn voorzien van de emailbekleding, de emailbekledingen tussen de metalen voorwerpen worden ingesloten, de gesmolten metalen delen door deze emailbekleding heen treden en door het lassen de emailbekledingen onder afdekking van de lasverbinding samenvloeien.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarin tenminste één van de metalen voorwerpen aan beide zijden is voorzien van een emailbekleding.

4. Werkwijze volgens conclusie 1-3, waarin de beide metalen voorwerpen aan beide zijden zijn voorzien van een emailbekleding.

5. Werkwijze volgens conclusie 1-4, waarin de lasbewerking met de lasbron door één van de beide metalen voorwerpen heen wordt uitgevoerd.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, waarin het metalen voorwerp, waardoorheen het lassen wordt uitgevoerd, aan beide zijden van een emailbekleding is voorzien en op de lasnaad een reparatie-emailbekleding wordt aangebracht.

7. Werkwijze volgens conclusie 1-6, waarin de lasbron een laslaser is.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, waarin de laslaser een CO2 laser is.

9. Metalen produkt, omvattende tenminste twee metalen voorwerpen, waarvan tenminste één voorwerp aan tenminste één zijde van een emailbekleding is voorzien, die onder insluiting van de emailbekleding zijn verbonden door een door de emailbekleding heen tredende metallische lasverbinding.

10. Produkt volgens conclusie 9, waarin de beide metalen voorwerpen tenminste één emailbekleding omvatten, onder insluiting van de emailbekleidingen zijn verbonden en de emailbekledingen de metallische lasverbinding bedekken.

11. Produkt volgens conclusie 10, waarin tenminste één van de metalen voorwerpen aan beide zijden is voorzien van een emailbekleding en de lasnaad is bedekt met een laag reparatie-email.

12. Produkt volgens conclusie 9-11, waarin de lasnaad een laserlasnaad is.