DE2706380C3 - Verfahren zum Herstellen von mehrschichtigen Hüllen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von mehrschichtigen Hüllen, bei welchem ein dünnes Blech zu einer Rolle gewickelt, die Blechenden an die unmittelbar daran anliegenden Schichten der Rolle angeschweißt und die Schichten durch Schweißen verbunden werden.

Die Erfindung befaßt sich allgemein mit der Technologie zur Herstellung von mehrschichtigen Hüllen und kann bei der Produktion von Schüssen, Rohren, Druckgefäßen und Trommeln aus Blech angewandt werden.

Bekannt ist ein Verfahren zum Herstellen von mehrschichtigen Rohren durch Zusammenwickeln eines dünnen Blechs zu einer Rolle mit darauffolgendem Zuschweißen seines Anfangs und Endes an die daran anliegenden Schichten (z.B. GB 9 00 664 und UdSSR-Urheberschein Nr. 81 464, Int. Cl. B 21 D 51/24).

Die bei der Verwendung und bei der Druckprobe der auf die angegebene Weise hergestellten Rohre gewonnenen praktischen Erfahrungen zeigen, daß deren Zerstörung in der Regel in der an der Überlappungsschicht anliegenden Schicht im Bereich neben der Kante des Blechendes auftritt. Das ist durch die ungleichmäßige Verteilung der Verformungen über die Blechlänge bedingt. Die ungleichmäßige Verteilung der Verformungen ist darauf zurückzuführen, daß zwischen den äußeren Schichten des Rohres die Reibung bedeutend geringer als zwischen den inneren Schichten ist, so daß praktisch die letzteren alle zusammen verformt werden, während die äußeren Schichten einzeln verformt werden. Ferner entsteht im Bereich der Überlappungsnaht, wo sich die die tangentiale Beanspruchung aufnehmende Schnittfläche tatsächlich um das Zweifache ändert, eine Zone erhöhter Konzentration der tangentialen Beanspruchungen, die zur Bildung des Verformungszapfens und zum Bruch der Schicht führen.

Durch den angegebenen Nachteil wird die konstruktive Festigkeit des Rohrs wesentlich vermindert, so daß zur Gewährleistung der erforderlichen Zuverlässigkeil die Anzahl von Lagen in der Rolle gesteigert werden muß und folglich der Materialbedarf steigt.

Mehrmals wurden Versuche vorgenommen, die Festigkeit von mehrschichtigen Mantelschüssen zu erhöhen und den Materialbedarf zu verringern. Bekannt ist insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Gefäßen (US 38 71 313), bei dem zur Steigerung der Festigkeit eine Ringschweißnaht /ür die ganze Wandstärke im Mantelschuß vorgesehen ist

Die Ausführung der Ringschweißnaht in der Mantelschußwand hat zweifellos zur Erhöhung der konstruktiven Festigkeit des Erzeugnisses beigetragen, ist aber bei der Herstellung von Erzeugnissen mit großer Länge, z. B. von Rohren, nicht fertigungsgerecht Dies ist darauf zurückzuführen, daß im gefährlichsten Querschnitt, d. h. in der Überlappungsschicht, die Ringschweißnaht die tangentiale Beanspruchung nur durch ihren Querschnitt aufnimmt. Zur Gewährleistung einer ausreichenden Festigkeit sind folglich Ringschweißnähte in großer Anzahl erfordedich. Die große Anzahl von Ringschweißnähten vermindert natürlich die Festigkeit der Mantelschußwände in der Längsrichtung.

Die wirkungsvollste technische Lösung, die die ausreichend hohe Festigkeit des Mantelschusses sowohl in der tangentialen als auch in der Längsrichtung sichert, dürfte das in der JP-PS 4 77 603 beschriebene Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen Druckzylinders sein. Dem angegebenen Verfahren gemäß wird der Zylindermantelschuß durch Zusammenwickeln des dünner. Blechs zur Rolle mit hintereinanderfolgendem Anschweißen der Blechenden an die unmittelbar daran anliegenden Schichten der Rolle gefertigt. Weiterhin werden während des Zusammenwickeins des Blechs sämtliche benachbarten Schichten der Rolle miteinander verbunden, indem jede nachfolgende Lage an die vorangehende angeschweißt wird.

Das angegebene Verfahren hat neben zweifellosen Vorteilen auch Nachteile. Die erforderlichen Schweißmaßnahmen nach der Aufwicklung jeder Lage beeinträchtigen insbesondere die Leistungsfähigkeit des Prozesses. Bei der Herstellung von sehr hochwertigen Erzeugnissen, wie Mantelschüssen für Druckgefäße, wo eine hohe Verbindungssicherheit erforderlich ist, muß jede Schweißnaht nach ihrer Bildung auch durch eines der bekannten Verfahren der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, z. B. mit Hilfe von Ultraschall, Röntgenstrahlung u. ä., kontrolliert werden. Es ist unverkennbar, daß eine mehrmalige Wiederholung der Kontrollmaßnahmen während des Zusammenwickeins der Rolle die Leistungsfähigkeit des Prozesses ebenfalls vermindert und die Möglichkeiten seiner Verwendung bei Fließfertigung derartiger Erzeugnisse, wie Rohre mit großem Durchmesser, wesentlich begrenzt.

Die große Anzahl von Schweißnähten zwischen den Mantelschußschichten verhindert schließlich ein dichtes Aufwickeln der Rolle, woraus die ungünstige Verteilung von Innenspannungen im Blechwerkstoff resultiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein leistungsfähigeres Verfahren zum Herstellen von mehrschichtigen Mantelschüssen zu schaffen, bei dem der Arbeitsgang zur Verbindung der aneinanderliegenden Schichten der Rolle einmalig ohne Beeinträchtigung der Festigkeit des Erzeugnisses und mit geringerem Arbeitsaufwand ausgeführt wird.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß das Verbinden der Schichten nach der Beendigung des Zusammenwickeins der Rolle durch Durchschmelzen von mindestens drei an der Überlappungsschicht anliegenden Schichten längs einer der

Kante des Blechendes äquidistanten Linie vorgenommen wird.

Die Vorteile des neuen Verfahrens im Vergleich mit dem bekannten Stand der Technik bestehen darin, daß das einmalige Durchschmelzen der oberen Schichten nach dem Aufwickeln der Rolle ein kontinuierliches Zusammenwickeln des Blechs ermöglicht und die Leistungsfähigkeit mehrmals steigert, wobei zugleich ausreichende konstruktive Festigkeit des Erzeugnisses erreicht wird, weil die Durchschmelzungsnaht im gefährlichsten Querschnitt des Blechs gebildet wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß zur Kontrolle der Nahtgüte nur ein Arbeitsgang am Ende des technologischen Prozesses ausreicht, was den Forderungen der Fließfertigung vollkommen entspricht. Ferner gewährleistet diese Technologie ein ausreichend dichtes Aufwickeln der Rolle, was vorher durch eine große Anzahl von Schweißnähten zwischen den Schichten verhindert wurde. Dieser Umstand trägt zur gleichmäßigeren Verteilung der Innenspannungen im Werkstoff des Blechs bei und begünstigt die konstruktive Festigkeit der Erzeugnisse.

Eine bevorzugte Modifikation des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß das Durchschmelzen unmittelbar längs der Kante des Blechendes vorgenommen wird, wobei es zugleich durch eine Überlappungsnaht zugeschweißt wird. Dies gestattet die Vereinigung der Arbeitsgänge zur Verbindung der benachbarten Schichten und die Befestigung des Blechendes, was ebenfalls zur Steigerung der Leistung des technologisehen Prozesses beiträgt.

Als besonders günstig hat sich erwiesen, das Durchschmelzen und das Bilden der Überlappungsnaht in einem Schweißband durch zwei gespreizte Lichtbogen durchzuführen, von denen der eine im Schutzgasmedium und der andere unter Flußmittel brennt. Bei derartiger technologischer Lösung wird, wie es festgestellt wurde, die beste Güte der Erzeugnisse gewährleistet.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend anhand der beschriebenen Ausführungsbeispiele und von Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das auf eine Antriebstrommel aufgewickelte Halbzeug einer mehrschichtigen Hülle zur Herstellung eines Mantelschusses unter der Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig.2 eine andere Ausführungsvariante, die analog der in Fig. 1 gezeigten ist und eine gleichzeitige Erfüllung der Arbeitsgänge zum Durchschmelzen der Schichten und Befestigen des Überlappungsendes der Rolle vorsieht.

In Fig. I ist das Halbzeug eines Mantelschusses in Form einer mehrschichtigen Rolle 1 dargestellt. Die Rolle 1 ist aus einem dünnen Blech gebildet, das auf eine Antriebstrommel 2 aufgewickelt ist. Das innere Ende 3 der Rolle 1 ist längs den Stirnkanten mittels einer Schweißnaht 4 an den benachbarten inneren Schicht 5 der Rolle 1 befestigt. Das andere Ende, das Überlappungsende 6 der Rolle 1, ist an der benachbarten oberen Schicht 7 der Rolle 1 mittels einer Schweißnaht 8 befestigt, die längs des·;. Kante 9 geführt ist. Die Schichten 7, 10 und 11 sind durch eine Schweißnaht 12 längs einer zur Kante 9 des Überlappungsendes 6 der Rolle 1 äquidistant verlaufenden Linie 13 miteinander verbunden.

Die Herstellung des oben beschriebenen Erzeugnisses unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens geht wie folgt vor sich.

Das erfindungsgemaße Verfahren schließt die folgenden Arbeitsgänge ein: Das Formen einer Hülle durch Zusammenwickeln eines dünnen Blechs in eine Rolle 1, das Befestigen des einen Endes 3 des Blechs an der benachbarten inneren Schicht 5 der Rolle 1, das Verbinden der Schichten 7, 10 und 11 der Rolle 1 und das Befestigen des Überlappungsendes 6 an der benachbarten oberen Schicht 7 der Rolle 1.

Das Formen der Hülle erfolgt an der Trommel 2. Zu diesem Zweck wird die Trommel 2 angetrieben und das erste Ende 3 des dünnen Stahlblechs zugeführt, das als Ausgangshalbzeug dient. Nachdem auf der Trommel 2 die ersten anderthalb Lagen gebildet sind, stellt man das Drehen der Trommel 2 und das Aufwickeln des Blechs ein. Das Ende 3 wird an der benachbarten inneren Schicht 5 der Rolle 1 befestigt, indem längs der Stirnkante eine Schweißnaht 4 gebildet wird.

Dann versetzt man die Trommel 2 wieder in Drehung, und auf die durch die innere Schicht 5 gebildete Kontur wird die erforderliche Anzahl von Schichten des dünnen Stahlblechs aufgewickelt Nach beendetem Aufwickeln wird die Trommel 2 eingestellt und das Überlappungsende 6 an der benachbarten oberen Schicht 7 der Rolle 1 befestigt. Das Befestigen des Überlappungsendes 6 erfolgt durch Formung längs dessen Kante 9 einer Schweißnaht 8. Die unmittelbar an dem Überlappungsende 6 anliegenden oberen Schichten 7, 10 und 11 der Rolle 1 verbindet man miteinander durch Durchschmelzen und Formen einer Schweißnaht 12 längs einer Linie 13, die zur Kante 9 äquidistant verläuft. Die Reihenfolge der Operationen, wie Befestigung des Überlappungsendes 6 der Rolle 1 und Durchschmelzen der Schichten 7, 10 und 11, kann geändert werden ohne Beeinträchtigung des Hauptvorteils des erfindungsgemäßen Verfahrens der Verminderung des Arbeitsaufwandes bei Verbindung der Schichten und Erhöhung der Leistungsfähigkeit im Vergleich zu dem bekannten Stand der Technik.

Nach Beendigung des Aufwickeins der Rolle 1 kann zunächst der Arbeitsgang zum Durchschmelzen der Schichten 7, 10 und 11 vorgenommen und dann die Operation der Formung der Schweißnaht 8 zur Befestigung des Überlappungsendes 6 an der Schicht 7 durchgeführt werden, was sich auf den Arbeits- und Zeitaufwand, der für das Durchschmelzen nötig ist, nicht auswirkt.

Nach Ausführung der beschriebenen Arbeitsgänge wird die Rolle 1 von der Trommel 2 weggenommen, und man schweißt das Ende 3 des Blechs an die benachbarte innere Schicht 5 an, indem eine Schweißnaht 14 längs der Kante 15 gebildet wird.

Analogerweise können die Mantelschüsse von Gehäuseteilen, Rohren und anderen ähnlichen Erzeugnissen hergestellt werden.

Der Vorteil des beschriebenen Verfahrens im Vergleich mit dem bekannten Stand der Technik besteht darin, daß das einmalige Durchschmelzen der oberen Schichten nach dem Aufwickeln der Rolle ein kontinuierliches Zusammenwickeln des Blechs ermöglicht und gestattet, die Leistungsfähigkeit mehrmals zu steigern, wobei zugleich ausreichende konstruktive Festigkeit des Erzeugnisses erreicht wird, weil die Durchschmelznaht im gefährlichsten Querschnitt des Blechs gebildet wird. Die Steigerung der Leistung ist reiter dadurch bedingt, daß zur Kontrolle der Nahtgüte nur ein Arbeitsgang am Ende des technologischen Prozesses ausreichend ist. Darüber hinaus gewährleistet die angegebene Technologie ein ausreichend dichtes Aufwickeln der Rolle, was früher durch eine große

Anzahl von Schweißnähten zwischen den Schichten verhindert wurde. Dieser Umstand begünstigt die konstruktive Festigkeit der Erzeugnisse.

Die Vereinigung der Arbeitsgänge zur Verbindung der benachbarten Schichten der Rolle und das Befestigen am Blechende gestattet weiter die Leistung des technologischen Prozesses zu steigern. Dabei wird die höchste Güle der angegebenen Arbeitsgänge dann erreicht, wenn das Durchschmelzen und Bilden der Überlappungsnaht durch zwei gespreizte Lichtbogen in einem Schweißband geführt wird, von denen der eine im Schutzgasmedium und der andere unter Flußmittel brennt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen mehrschichtiger Hüllen, bei welchem ein dünnes Blech zu einer Rolle gewickelt, die Blechenden an die unmittelbar daran anliegenden Schichten der Rolle angeschweißt und die Schichten durch Schweißen verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbinden der Schichten nach der Beendigung des Zusammenwickeins der Rolle durch Durchschmelzen von mindestens drei an der Uberiappungsschicht anliegenden Schichten längs einer der Kante des Blechendes äquid»stanten Linie vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchschmelzen längs der Kante des Blechendes geführt wird, indem das Blechende durch die Uberlappungsnaht angeschweißt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchschmelzen und Bilden der Überlappungsnaht in einem Schweißband durch zwei gespreizte Lichtbogen durchgeführt wird, von denen der eine im Schutzgasmedium und der andere unter Flußmittel brennt.