CH659409A5

CH659409A5 - Verfahren zur herstellung von koerpern aus metall mit im innern dreidimensional verlaufenden hohlraumsystemen.

Info

Publication number: CH659409A5
Application number: CH336983A
Authority: CH
Inventors: Friedrich Tinner
Original assignee: Cetec Ag
Priority date: 1983-06-20
Filing date: 1983-06-20
Publication date: 1987-01-30
Also published as: DE3422928A1; GB2142848A; FR2548066B3; GB2142848B; FR2548066A3; GB8415742D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Körpern aus Metall mit im Innern des Körpers angeordnetem dreidimensional verzweigtem Hohlraumsystem, bei welchem der Körper aus mehreren Einzelteilen durch deren Verlöten hergestellt wird.

Bei einem derartigen Verfahren geht es darum, Körper aus Metall mit einem sich nicht nur im wesentlichen in einer Ebene erstreckenden Hohlraumsystem zu versehen, wobei gerade an dieses Hohlraumsystem bestimmte hohe Anforderungen an die Gasdichtkeit und Druckfestigkeit gestellt werden.

Solche Körper mit komplexem Hohlraumsystem werden unter anderem in der Plasmaphysik, zum Beispiel als wassergekühlte Gitter für Neutronenquellen, verwendet.

Solche Gitter können durch Elektroformen (galvanisch), Elektronenstrahl- oder Diffusionsschweissen hergestellt werden. Die entsprechenden Fertigungen sind in der Regel sehr teuer und vermögen trotz hohen Aufwands entsprechender Kosten die gestellten Anforderungen nur zum Teil erfüllen.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es nun, ein neuartiges Verfahren zu schaffen, welches den Aufbau von Körpern der genannten Art auf einfachere Weise erlaubt, wobei gleichzeitig wesentlich höhere Anforderungen, insbesondere bezüglich Dichtheit an die hergestellten Körper erfüllt werden.

Das Verfahren zeichnet sich gemäss der Erfindung dadurch aus, dass alle Bereiche des Hohlraumsystems vorerst der gewünschten Geometrie in die Einzelteile eingearbeitet werden und das Hohlraumsystem erst anschliessend durch das Zusammensetzen und Verlöten aller Einzelteile miteinander geschlossen wird.

Zweckmässig werden in die Einzelteile zu dem vorgesehenen Hohlraumsystembereich korrespondierende und auch nach dem Löten noch zugängliche Referenzflächen eingearbeitet, wobei die Bearbeitung des Körpers auf Fertigmass nach diesen Referenzflächen erfolgt.

Vorzugsweise wird der zum Löten erforderliche Lotvorrat vor dem Löten beim Zusammensetzen der Einzelteile in dafür vorgesehenen Hohlräumen deponiert, wobei Lage und Volumen der Lotdeponien so festgelegt werden, dass ein einwandfreies Füllen der Lötfugen sichergestellt ist, ohne dass Kühlkanäle gefüllt werden.

Bei einer besonders zweckmässigen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird so vorgegangen, dass eine spaltförmige Lotdeponie zwischen den zu verlötenden Oberflächen zweier zusammenzusetzender Einzelteile angeordnet wird und während des Lötens eine Kraft aufgebracht wird, dies zur Verengung der spaltförmigen Lotdeponie auf die Breite des Lötspaltes. Das Lot kann dabei direkt auf die oder eines der zu verlötenden Teile aufgebracht werden.

Das Löten wird vorzugweise im Vakuumofen und mittels eines eutektischen Lotes ohne Flussmittel durchgeführt.

Die Erfindung soll nachstehend anhand der beispielsweisen Herstellung eines Plasmagitters noch etwas näher erläutert werden.

Ein solches Plasmagitter weist z.B. eine ringförmige Randzone und ein darin angeordnetes, zentrales, scheibenförmig ausgebildetes Gitter mit einer Vielzahl von Durchtrittsbohrungen für das Plasma auf, wobei im Gitter zwischen den Durchtrittsbohrungen Kühlkanäle vorgesehen sind, welche mit Zu- bzw. Ableitungen für das Kühlmedium im ringförmigen Rand verbunden sind.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Ausschnitt einer Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzten Plasmagitters, mit eingearbeitetem Hohlraumsystem, aber vor der Endbearbeitung auf Fertigmass;

Fig. 2 einen Ausschnitt aus dem die Kühlkanäle aufweisenden eigentlichen Gitter, und

2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

659 409

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 1, mit dem fertigbearbeiteten Plasmagitter.

Das in Fig. 1 der Zeichnung gezeigte Plasmagitter ist zusammengesetzt aus dem eigentlichen Gitter 1, einem Zuführring 2, wobei das Gitter 1 aus zwei zusammengefügten Platten 3' und 3" gebildet ist, und die Kühlkanäle 9 auf der Unterseite der Gitterplatte 3' und dem Zuführring 2 gebildet sind, einem zylindrischen Teilstück 4 mit Verbindungskanälen 4' für Kühlwasser, und einem Flansch 5.

Gemäss der Erfindung wird der ganze Körper aus den vorgenannten Einzelteilen hergestellt. Im Körper bilden die Kühlkanäle 9 mit den Zuführkanälen 4' ein dreidimensionales Hohlraumsystem.

Alle Bereiche dieses Hohlraumsystems werden zuerst gemäss der verlangten bzw. gewünschten Geometrie in die Einzelteile eingearbeitet, wobei je nach Einsatz der Werkzeuge mit höchster Präzision gearbeitet werden kann.

Die den Körper bildenden Einzelteile 2, 3', 3", 4 und 5 werden dann zusammengesetzt und miteinander verlötet.

Wie der Vergleich zwischen den Figuren 1 und 3 zeigt, werden die Einzelteile an denjenigen Flächen, welche letztlich die Aussenform der Körpers bilden, mit Aufmass hergestellt, und der Körper wird erst nach dem Verlöten der Einzelteile auf Fertigmass bearbeitet.

Um den Zusammenbau und die Fertigbearbeitung zu ermöglichen, werden Referenzflächen bzw. Markierungen in die Einzelteile eingearbeitet, welche wie z.B. an den Stellen A, A' von Fig. 1 auch nach dem Löten noch zugänglich sein müssen, da gemäss diesen Markierungen auch die Bearbeitung des Körpers auf Fertigmass erfolgt.

Um während des Lötens die relative Lage von Einzelteilen zu gewährleisten, können Fixierelemente (zum Beispiel

Passstift 7, Fig. 1) vorgesehen sein, welche anlässlich der Fertigbearbeitung des Körpers entfernt werden.

Für das Verlöten der Einzelteile des Körpers wird der erforderliche Lotvorrat beim Zusammensetzen der Teile in dafür vorgesehene Hohlräume bzw. Lotdeponien eingebracht, wobei Lage und Volumen derart festgelegt werden, dass ein einwandfreies Füllen der Lötfugen sichergestellt ist.

Wie in Fig. 1 gezeigt (z.B. Stellen L| — Lf,), werden spaltförmige Lotdeponien zwischen den zu verlötenden Oberflächen der Einzelteile angeordnet, wobei während des Lötens die Teile so zusammengepresst werden können, dass sich die spaltförmige Lotdeponie auf die Breite des gewünschten Lötspaltes verengt.

Die nutförmigen Lotdeponien sollen mit dem Lötspalt kommunizieren.

Auch diese Nuten werden bei der Bearbeitung auf Fertigmass entfernt (vgl. Fig. 1 und 3).

Es ist möglich, die Einzelteile des zu bildenden Körpers auf einmal untereinander zu verlöten, oder es werden zuerst Einzelteile gruppenweise verlötet, und diese Gruppen in einem zweiten Lötvorgang miteinander verbunden.

Das Löten kann z. B. im Vakuumofen durchgeführt werden. Gelötet wird z.B. mittels eines eutektischen Lotes ohne Flussmittel.

Das geschilderte Vorgehen gemäss der Erfindung erlaubt die Herstellung der verschiedensten Körper aus Metall mit darin angeordnetem Hohlraumsystem. Es hat sich gezeigt, dass eine ausserordentliche Dichtigkeit erzielt werden kann, bei höchster Massgenauigkeit des fertigbearbeiteten Körpers. Auch können äusserst komplex verlaufende Hohlraumsysteme auf einfachste Weise eingebaut werden.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

S

1 Blatt Zeichnungen

Claims

659 409 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung von Körpern aus Metall mit im Innern des Körpers angeordnetem dreidimensional verzweigtem Hohlraumsystem, bei welchem der Körper aus mehreren Einzelteilen durch deren Verlöten hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass allé Bereiche des Hohlraumsystems vorerst gemäss der gewünschten Geometrie in die Einzelteile eingearbeitet werden und das Hohlraumsystem erst anschliessend durch das Zusammensetzen und Verlöten aller Einzelteile miteinander geschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelteile an denjenigen Flächen, die die Aussen-form des Körpers bilden, mit Aufmass hergestellt werden, und der Körper erst nach dem Verlöten auf Fertigmass bearbeitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die Einzelteile zu dem im jeweiligen Einzelteil angeordneten Bereich des Hohlraumsystems korrespondierende und auch nach dem Löten noch zugängliche Referenzflächen eingearbeitet werden, und die Bearbeitung des Körpers auf Fertigmass nach diesen Referenzflächen erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an den Einzelteilen Elemente zur Fixierung der relativen Lager der Einzelteile während des Lötens angeordnet sind.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierelemente durch die Bearbeitung des Körpers auf Fertigmass entfernt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zum Löten erforderliche Lotvorrat vor dem Löten beim Zusammensetzen der Einzelteile in dafür vorgesehenen Hohlräumen deponiert oder auf Einzelteile aufgebracht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Lage und Volumen der Lotdeponien so festgelegt wird, dass ein einwandfreies Füllen der Lötfugen sichergestellt ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekannzeichnet, dass eine spaltförmige Lotdeponie zwischen den zu verlötenden Oberflächen zweier zusammenzusetzender Einzelteile angeordnet wird und während des Lötens eine Kraft aufgebracht wird, zur Verengung der spaltförmigen Lotdeponie auf die Breite des Lötspaltes.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine nutförmige Lotdeponie in den Einzelteilen angeordnet wird, die mit dem Lötspalt kommuniziert.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lot-Nuten bei der Bearbeitung auf Fertigmass entfernt werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass alle Einzelteile auf einmal untereinander verlötet werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Gruppen von Einzelteilen auf einmal verlötet werden, und diese Gruppen in einem zweiten Lötvorgang miteinander verbunden werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Löten im Vakuumofen durchgeführt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines eutektischen Lotes ohne Flussmittel gelötet wird.