DE2343885B2 - CONSTRUCTION ELEMENT FOR CONNECTING TWO PIPES FROM DIFFERENT MATERIALS AND METHOD FOR ITS MANUFACTURING - Google Patents
CONSTRUCTION ELEMENT FOR CONNECTING TWO PIPES FROM DIFFERENT MATERIALS AND METHOD FOR ITS MANUFACTURINGInfo
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- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
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Description
Die Fj limiting betrifft ein Konstruktionselement /in Verbindung zweier RoIne aus unterschiedlichen Metallen, wobei diese im Übergangsteil in geschalteter Ausführung cxplosivveischweil.it sind, und ein Verfahren zu seiner wii tschaltlichen Herstellung.Fj limiting relates to a construction element in connection with two tubes made of different ones Metals, these being switched in the transition part Execution cxplosivveischweil.it are, and a Process for its essential manufacture.
In dci I .uft- und Raumfahrt besteht clic Notwendigkeit, Konstruktionen bei geringem (iewicht zu erstellen. Deshalb kommen hochfeste Werkstoffe zum Hmsatz, deren Verbindungen oft Schwieligkeiten hei eitel. Schmelzschweißvci fahren sind nicht immer möglich, weil sie oll die Festigkeit des Grundwerkstoffes in der wärmcbeeinHußten /.one hei ahmiudci n. Schraub- und Nielveibindungcn weisen cmc hohe Keibwii kling auf und ν ei mindern somit die 1 );mei Ic stigkeit erheblich.In the aerospace industry there is a need to Constructions with a low weight are to be created. Therefore, high-strength materials are used, whose connections are often called awkwardnesses. Fusion welds are not always possible because they oll the strength of the base material in the warmth /.one hei ahmiudci n. Screw and Nielve connections have cmc high Keibwii sound and ν ei thus reduce the 1); mei Ic substantial.
Iu Vielen I''allen müssen die Vei bindungen aus verschiedenen Metallen hergestellt weiden, wie /. Ii. Ii lan und Stahl. 1 hei bei entstehen bei ilen Schmelz schweil.ivei l'ahi en in dei Schweißnaht spiöile inteinie ialiisciie Phasen, so daß diese .ils i-ugctccliiiik vollkommen ausscheiden, sofern nicht dm eh geeig nete 'Zwischenschichten Abhilfe ueschaffen weidenIu many I''all have to make connections from various Metals made willow, such as /. Ii. Ii lan and steel. 1 hot at arise in ile enamel schweil.ivei l'ahi en in the weld seam spiöile inteinie ialiisciie phases, so that these .ils i-ugctccliiiik completely eliminated, unless dm suitable anyway nete 'intermediate layers can be used to remedy the situation
kann.can.
Im einzelnen bestehen meistens folgende Anlordeiiiiigen an Verbindungen, denen die bekannten Veilalnen muulestens z.T. nicht gerechl werden:In particular, there are usually the following arrangements of connections, which the well-known Veilalnen does not have to be calculated in part:
1. Die Vei bindung muß einen stetigen Ühcigang in dei Steifigkeit aufweisen.1. The connection must be constant have stiffness.
2. Hei kleinen Wanddicken und großen Bautcilab inessungen wird höchste l-esligkeil verlangt.2. Hei small wall thicknesses and large Bautcilab In measurements, the highest league wedge is required.
3. Die Kerbwirkung soll gering und damit die Daueilestigkeit groß sein.3. The notch effect should be low and thus the long-term strength be great.
4. Die Außen-. in vielen Fällen auch die Innenkontur, soll glatt sein.4. The exterior. in many cases also the inner contour, should be smooth.
5. Die Verbindung soll wirtschaftlich herstellbar sein.5. The connection should be economically feasible.
Aufgabe der Hrfindung ist die rationelle Herstellung eines Konsh uktionselementes der eingangs genannten Art, das die aufgezeigten Mängel beseitigt und die genannten Foideiungcn erfüllt. Das Konsiiiiktionselement kann z. B. durch Klektronenstiahlschweißen zwischen zwei aus den Metallen 1 und 2 bestehenden Teilen geschweißt werden. Hs dient zum Verbinden zylindrischer oder auch elliptischer Rohrkonsti uktionen.The task of the invention is the rational production a Konsh uktionselementes of the aforementioned Art that eliminates the deficiencies shown and fulfills the stated foideiungcn. The consiiiiktionselement can e.g. B. by Klektronenstiahlschweißung be welded between two parts made of metals 1 and 2. Hs is used for Connect cylindrical or elliptical pipe constructions uctions.
Hrfindungsgcmäß ist das Konstruktionselement so ausgebildet, daß sich die Wandstärken i/, und </, eier Metalle 1 und 2 zueinander wie deren Fllastizitätsmoduln /·.', und /;', verhalten.According to the invention, the construction element is designed in such a way that the wall thicknesses i /, and </, egg Metals 1 and 2 to each other like their modulus of elasticity / ·. ', And /;', behave.
Ausgangspunkt des Verfahrens ist das Hxplosivschweißen, welches in seinen Grundlagen bekannt ist. So ist die Anwendung des tvxplosivschweißens /um Plattieren großflächiger Stahlplatten mit korrosionsfesten Metallen für den chemischen Apparatebau bekannt. F7Ur denselben Zweck können auch Rohre mit korrosionsfesten Metallen an der Außen- und/oder Innenfläche mit /.. B. einem Titanüber/ug versehen werden. Auch sind Verfahren bekannt, um Rohre (evtl. für Pipelines) durch Hxplosivschweißen miteinander zu verbinden.The starting point of the process is Hxplosive welding, which is known in its basics. For example, the use of explosive welding / plating of large-area steel plates with corrosion-resistant metals for chemical apparatus construction is known. F 7 For the same purpose, pipes with corrosion-resistant metals on the outer and / or inner surface can also be provided with a titanium cover, for example. Methods are also known for connecting pipes (possibly for pipelines) to one another by high-explosive welding.
Für ilen Fall von tragenden Konstruktionen wird an Hand der Zeichnungein Verfuhren zur Herstellung eines Verhindungselementes z. B. zwischen ilen beiden Metallen Stahl (hochfest) und der Titanlegierung TialV fi4 (ebenfalls hochfest) beschrieben, welches gestattet, mehrere Teile in einem Arbeitsgang herzustellen. For every case of load-bearing constructions, a procedure for the production is carried out on the basis of the drawing a prevention element z. B. between ilen both Metals steel (high strength) and the titanium alloy TialV fi4 (also high strength) described which allows several parts to be produced in one operation.
Im einzelnen zeigtIn detail shows
Fig. 1 ein Konstruktionselement im vergrößerten Maßstab im Querschnitt,1 shows a construction element on an enlarged scale in cross section,
Fig. 2a) bis d) eine erste Ausführung für die Herstellung des Konstriiktionselementes nach Fig. 1,2a) to d) a first embodiment for the production of the construction element according to FIG. 1,
Fig. 3a) bis e) eine zweite Auslührungsloim der Fj finiliing, undFig. 3a) to e) a second Auslührungsloim the Fj finiliing, and
Fig. 4 bis Ci weitere Auslühi ungsformen zur Heistellung von plattierten Rohren in Zickzackform etwa entsprechend Fig. 3b).Fig. 4 to Ci other Auslühi ungsformen for Heistellung of clad pipes in a zigzag shape roughly corresponding to FIG. 3b).
Fig. 1 gibt den Querschnitt des aus Metallen I und 2 bestehenden Konstruktionselementes wieder. Um die eingangs geschilderten Anforderungen erfüllen zu können, ei folgt die Schweißung in geschalteter Ausführung. Die Forderung eines stetigen Übergangs de ι Steifigkeit von einem Metall zum anderen wird dadurch erreicht, daß sich die Dicken (I1 und </, der im Übeigangsteil 3 in geschatteter Ausführung explosiv veischweißten verschiedenen Metalle 1 und 2 wie ileicn Hlasli/ilätsmodiiln /·.', und /·.', verhallen.Fig. 1 shows the cross section of the construction element consisting of metals I and 2 again. In order to be able to meet the requirements outlined above, the welding is carried out in a switched design. The requirement of a steady transition of the rigidity from one metal to the other is achieved by the fact that the thicknesses (I 1 and </, of the various metals 1 and 2 explosively welded together in a shaded version in the transition part 3, such as ileicn hlasli / ilätsmodiiln / ·. ', and / ·.', lapse.
Ausgangspunkt für die Herstellung eines solcher P.lementes ist entsprechend Fig. 2a ein innen oilei außen plallicilcs Rohr, wie es durch HxplosivplalticThe starting point for the production of such a element is an inner oilei, as shown in FIG. 2a outside plallicilcs tube as it is by Hxplosivplaltic
cn heistellbar iiiui kommci/icll ciIkiIiIh.1i ist. You .!cm aus ilen beiden Metallen I und 2 bestehenden Kohl werden Ringe 4 abgestochen (siehe Hg. 2U). Die Ringe 4 weiden entspiechend !ig. 2c /ti Kcgcli ingen 5 ve ι Io im I. Das I) in Γοι mc η kann voi/ugswcise ihnch Lxplosivveifomien oiler auch um Hilfe einei l'iesse eilolgen. Aus. jedein KegeiiingS wild in in dei Fig. 2d diiieh I cinschiallui gekennzeichnetes, ilei Fig. 1 entsprechendes, Konsliul.tionsclcmcnl (t durch spanabhebende Bearbeitung heiaiisgedichl.cn heistellbar iiiui kommci / icll ciIkiIiIh.1i is. You.! Cm of cabbage consisting of both metals I and 2, rings 4 are cut off (see Ed. 2U). The rings 4 graze accordingly. 2c / ti Kcgcli ingen 5 ve ι Io im I. The I) in Γοι mc η can voi / ugswcise himch Lxplosivveifomien oiler also for help eini l'iesse. The end. jedein KegeiiingS wild in dei in Fig. 2d diiieh I cinschiallui marked, ilei Fig. 1 corresponding, Konsliul.tionsclcmcnl (t heiaiisgedichl by machining.
Nach einer abgewandelten S lersiellimgsmclhodc entsprechend F;g. Λ ist Ausgangspunkt wiedei ein planiertes Rohr aus ilen Metallen 1 und 2, das in Hg. 3a) da !gestellt ist. Das Rohr wird explosiv iintgelorml /u einem Rolii K, ilas cnlspicchcnil l'ig. 3b) ihn eh in axialer Richtung auftretende lineal c Dm eh inesscrschwankungeii ausgezeichnet ist. Danach ei iolgl cnlspiechend l'ig. 3c) das Abstechen von Kcgeli ingen 5. Diese können dann, wie bereits an Hand der Hg. .2el) beschrieben wurde, zu Konstruktionselementen 6 verarbeitet werden.According to a modified S lersiellimgsmclhodc according to F; g. Λ is the starting point as well leveled tube of ile metals 1 and 2, which in Ed. 3a) there! The pipe becomes explosive / u a Rolii K, ilas cnlspicchcnil l'ig. 3b) it anyway in the axial direction occurring ruler c Dm eh inesscr fluctuation is excellent. Then egg iolgl cnlspiechend l'ig. 3c) parting off Kcgeli ingen 5. These can then, as already described with reference to Ed. 2el), become construction elements 6 are processed.
In) (iegensat/. zu den geschilderten Verfuhren kann eine Veieinfachungderai I vorgenommen weiden, daß die Umloimung und das Abstechen in einem Schritt vorgenommen wird. 1 liei/u dient entsprechend Hg. 4 eine Matrize 9 mit säge/ahnähnlichcr Form, in die das ans den Metallen 1 und 2 bestehende Rohr mit einer Sprengladung 10 unter 'Zwischenschaltung eines I JI)Ci ti agungsmcdiuins 10. /. K. Wassei, eingediuckl wild. Dei /wischen!aum 12 /wischen der Maliizc9 und dem Kohl wild /weckmal.lig evakuiert. An S'elle des I Ibei liaguiigsmcdmms 1 i und der im '/cntmm des Kohles angeordneten slabloi migen Sprengladung IO kann auch mit einei diiekt aiii die Innenseite des Rolii es in geeignelei Schichtdicke aul'geliagenen Spiengladung geaibeitel weiden, /um I.nt nehmen dei Kegeh mge 5 muli die 1-oim cnlwedei einmal axial odei mehrmals in der Uuciebene geteilt se.n.In) (iegensat /. To the methods described, a simplification of the fact that the surrounding and the parting are carried out in one step can be made. 1 liei / u serves according to Hg to the metal 1 and 2 existing pipe with an explosive charge 10 with the interposition of an I JI) Ci ti agungsmcdiuins 10. /. K. Wassei, impressed wildly. Dei / wischen! Aum 12 / wischen the Maliizc9 and the cabbage wild /weckmal.lig evacuated. On the other hand of the liaguiigsmcdmms 1 i and the slabloi-like explosive charge arranged in the '/ cntmm of the coal, the inside of the roll can also with a diiekt aiii graze the inside of the roll in a suitable layer thickness on the outside splinter charge, / to take it dei kegeh may 5 muli the 1-oim cnlwed be divided once axially or several times in the uucie plane.
Line weitere Veicinlachungdcs Verfahrens besieht darm, dall alle Voigange, nämlich die des l'laUiercns, des Umlornieiis und des liennens in einem Vorgang /usammengefal.lt werden. Hierzu dient die in I-'ig. 5 gezeigte Anoidining. Die Spicngladung 10 ist diiekt auf die Innenseite des in einem Abstand /um aul.lcicn Kohl aus dem Metall 1 angebrachten inncien Köln es aus dem Metall 2 angebracht, X.ui Lutnalimc der Ke gel ringe 5 muH auch hier die Foi m (Mali ize) eiilwedei in Längsrichtung einmal oder in Qucrebeucn senkrecht da/u mehl IDaIs geteilt sein, /ur Veimeidung einer Veischwcil.lung der Kegeliuigc5 mit der Matrize 9 ist letzlere mit einei nicht dal gestellten dünner keramischen Masse zu beschichten.A further method of making the process involves the fact that all voiganges, namely those of l'laUiercns, umlornieiis and liennens, are collapsed into one process. For this purpose, the in I - 'ig. 5 anoidining shown. The spinning charge 10 is attached directly to the inside of the inner side of the metal 2, which is attached at a distance / around outside of the cabbage ) Eilewedei be divided once in the longitudinal direction or in crossbones vertically since / u flour IDaIs, / in order to avoid an agglomeration of the conical shape 5 with the matrix 9, the latter is to be coated with a not placed thin ceramic mass.
Line weiteie Methode entspiechend Fig. d belal.l sich lediglich mit dem Flattieren und dei Umformung der Metalle 1 und 2. Für dieses Vorgehen ergibt siel die gezeigte Anoidnung mit einei l'alri/e 13.Line wide the method according to Fig. D belal.l dealing only with flattening and reshaping of metals 1 and 2. For this procedure, it results the anoid shown with a l'alri / e 13.
Hier/u 6 Blau /.ciehiiunncnHere / u 6 blue /.ciehiiunncn
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