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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Herstellen eines metallenen Behälters, mit einem gleichförmig hochverdichteten Gemisch aus Metallpulver und Neutronen absorbierendem Pulver gleichförmiger Dicke gefüllt ist, und der für ein nachfolgendes Warmwalzen bestimmt ist, um eine Platte herzustellen, die einen ununterbrochenen, gleichförmig dicken Kern einer Metallmatrix aufweist, die gleichförmig verteilte Teilchen eines Neutronen absorbierenden Stoffes enthält und bei gegenüberliegenden Seiten einen Metallmantel aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein flacher, oben offener Aufnahmebehälter gebildet wird, dass in den Behälter eine gleichförmig dicke Einlage eines gleichförmigen Gemisches von Metallteilchen und Neutronen absorbierender Teilchen in einer Menge angeordnet wird, die derart bemessen ist, dass wenn sie durch Druck verdichtet wird, der auf ihre Oberfläche aufgebracht wird,
den Aufnahmebehälter bis zur Höhenstellung eines nachfolgend aufgebrachten, flachen Metalldeckels füllt, dass auf die Oberfläche der Einlage ein Druck zum Verdichten des Gemisches ausgeübt und gleichzeitig die Oberfläche der Einlage derart geformt wird, dass sie gleichförmig flach verläuft, dass die Oberfläche der verdichteten Pulvereinlage überprüft wird, dass auf den Aufnahmebehälter eine flache Metalldeckplatte aufgebracht wird, um seinen offenen Oberteil zu verschliessen und zu bewirken, dass sich die Unterseite an die gleichförmig flache Oberfläche des verdichteten, pulverförmigen Stoffes anpasst, und dass die Seiten des Deckels mit den oberen Abschnitten der Seitenwände des Aufnahmebehälters unlösbar verbunden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Längsrand- und Kopfrandabschnitten der Deckelplatte einerseits und den oberen Abschnitten der Längswände und Endwände des Aufnahmebehälters andererseits ununterbrochene Schweissnähte derart angeordnet werden, dass kurze, ungedichtete Abschnitte verbleiben, die von den Ecken des Behälters aus verlaufen, um ein Entweichen eingeschlossener Luft zu ermöglichen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmebehälter und die Deckelplatte aus Aluminium sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallpulver des Pulvergemisches Aluminiumpulver ist, und dass das Neutronen absorbierende Pulver Bor enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Neutronen absorbierende Pulver Borkarbid ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei den Kopfseiten oder Längsseiten des Behälters kleine Luftauslassöffnungen belassen werden, so dass bei einem nachfolgenden Wärmen und Walzen des Behälters Luft entweichen kann.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Druck auf die freiliegende Oberfläche der Pulvereinlage aufgebracht wird, indem die Deckelplatte des Aufnahmebehälters darauf aufgelegt wird, und der Druck mittels der Dekkelplatte aufgebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckelplatte des Aufnahmebehälters derart bemessen wird, dass seine Randabschnitte an den oberen Rändern der Längswände und Endwände des Aufnahmebehälters aufliegen.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Druck auf die Oberfläche der Pulvereinlage aufgebracht wird, und die Oberfläche der Pulvereinlage geformt wird, indem eine starre Platte mit gleichförmiger, flacher Unterseite gegen die Oberfläche der Einlage gedrückt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die starre Platte vom verdichteten Pulver abgehoben wird, dass die Oberfläche des verdichteten Pulvers überprüft wird, dass durch die Prüfung ermittelte Mängel an und Überschüsse von Pulver nach Bedarf behoben werden, und dass darauf wieder Druck aufgebracht wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des im Innern des Aufnahmebehälters verdichteten, pulverförmigen Stoffes 5,08 cm bis 10,16 cm beträgt.
12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der auf die Platte aufgebrachte Druck genügend gross ist, dass auf den pulverförmigen Stoff ein mittlerer Druck von mehreren 6,89 x 103 Pa aufgebracht wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der im Innern des Aufnahmebehälters verdichteten, pulverförmigen Stoffes 5,08 cm bis 10,16 cm beträgt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des im Innern des Aufnahmebehälters verdichteten, pulverförmigen Stoffes etwa 7,62 cm beträgt.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines metallenen Behälters, der mit einem gleichförmig hochverdichteten Gemisch aus Metallpulver und Neutronen absorbierendem Pulver gleichförmiger Dicke gefüllt ist, und der für ein nachfolgendes Warmwalzen bestimmt ist um eine Platte herzustellen, die einen ununterbrochenen, gleichförmig dikken Kern einer Metallmatrix aufweist, die gleichförmig verteilte Teilchen eines Neutronen absorbierenden Stoffes enthält und bei gegenüberliegenden Seiten einen Metallmantel aufweist.
Der Stand der Technik, der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, ist in der US-PS 4027 377 offenbart, in welcher Roszler als Erfinder genannt ist, und wobei der Inhaber des Patentes der vorliegende Anmelder ist. Gemäss dieser Patentschrift des Standes der Technik wurde eine dünne, flache, bei einem Ende offene Schachtel gebildet, und diese Schachtel wurde mit einem Gemisch aus Metallpulver und einem Neutronen absorbierenden Pulver gefüllt. Das Pulver wurde mittels Vibrationen verdichtet oder indem stark auf die Schachtel geschlagen wurde, währenddem diese auf ihrem geschlossenen Ende stand. Danach wurde die Endabschlussplatte aufgebracht und festgeschweisst.
Dieses erzeugte einen geschlossenen, flachen Behälter, der nachfolgend erwärmt und gewalzt wurde, um damit eine dünne, weitgehend gleichförmige Platte aus von festem Metall ummantelten Neutronen absorbierenden Teilchen, die gleichförmig in einer Metallmatrix verteilt sind, zu bilden.
Der Metallmantel und das Metall der Matrix waren vorzugsweise Aluminium und, die Neutronen absorbierenden Teilchen waren vorzugsweise Borkarbid.
Weiter wird auf die US-PS 2 727 996 hingewiesen, in der Rockwell als Erfinder genannt ist, in welcher ein Verfahren offenbart ist, gemäss welchem Neutronen absorbierende Teilchen schmelzflüssigen Aluminiums zugefügt wurden, welches als Lösung der Schwierigkeit der fruchtlosen Versuche zum Erzeugen des vorliegenden Mediums, indem ein Gemisch von Borkarbid-Aluminiumpulvern, die von einer Aluminiumplatte umhüllt sind, warmzuwalzen bezeichnet worden ist.
Das Erzeugnis, das gemäss der US-PS 4027 377 erhalten wird, ist insofern verbessert, indem eine viel grössere Verdichtung bzw. Dichte des Neutronen absorbierenden Pulvers vor dem Walzen erhältlich ist und insbesondere durch ihre Gleichförmigkeit, welches zur Folge hat, dass in der fertiggestellten Platte ein Neutronen absorbierender Kern verbesserter Gleichförmigkeit und erhöhter Fähigkeit Neutronen zu absorbieren, vorhanden ist, so dass die Platte dünner als bisher ausgebildet werden kann.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekenn
zeichnet, dass ein flacher, oben offener Aufnahmebehälter gebildet wird, dass in den Behälter eine gleichförmig dicke Einlage eines gleichförmigen Gemisches von Metallteilchen und Neutronen absorbierender Teilchen in einer Menge angeordnet wird, die derart bemessen ist, dass, wenn sie durch Druck verdichtet wird, der auf ihre Oberfläche aufgebracht wird, der Aufnahmebehälter bis zur Höhenstellung eines nachfolgend aufgebrachten, flachen Metalldeckels füllt, dass auf die Oberfläche der Einlage ein Druck zum Verdichten des Gemisches ausgeübt und gleichzeitig die Oberfläche der Einlage derart geformt wird, dass sie gleichförmig flach verläuft, dass die Oberfläche der verdichteten Pulvereinlage überprüft wird, dass auf den Aufnahmebehälter eine flache Metalldeckplatte aufgebracht wird, um seinen offenen Oberteil zu verschliessen und zu bewirken,
dass sich die Unterseite an die gleichförmig flache Oberfläche des verdichteten, pulverförmigen Stoffes anpasst, und dass die Seiten des Deckels mit den oberen Abschnitten der Seitenwände des Aufnahmebehälters unlösbar verbunden werden.
Also wird ein flacher, oben offener Aufnahmebehälter mit dem Gemisch aus Neutronen absorbierendem Pulver und Metallpulver gefüllt, dann wird unmittelbar auf die Oberfläche des Pulvers vorteilhaft ein mechanischer Druck ausgeübt, um es zusammenzudrücken und zu verdichten, und endlich wird vorteilhaft eine Deckelplatte auf den Aufnahmebehälter aufgeschweisst, so dass der vollständig geschlossene Behälter gebildet werden kann, der dann nachfolgend erwärmt und gewalzt wird.
In der Praxis wird der Druck vorteilhaft auf die Oberfläche der Pulvereinlage aufgebracht, indem die Deckelplatte darauf angeordnet wird, und auf die Deckelplatte Druck ausgeübt wird. Dann wird die Deckelplatte vorteilhaft entfernt, und das verdichtete Pulver überprüft und darauf wird noch mehr Pulver hinzugefügt oder möglicherweise entfernt, wie dies aus der Überprüfung hervorgeht, so dass sichergestellt ist, dass wenn der Behälter fertiggestellt ist, dieser vollständig von verdichtetem Pulver angefüllt ist.
Nachfolgend wird der Erfindungsgegenstand anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht eines Teiles eines fertiggestellten Behälters,
Fig. 2 eine Aufsicht auf den Behälter, wobei Teile weggebrochen gezeichnet sind, und
Fig. 3 in vergrössertem Massstab eine Ansicht eines Eckbereiches des Behälters.
Die Figuren der Zeichnungen zeigen einen allgemein flachen, rechteckigen, vollständig umschlossenen Behälter 10, der einen Boden 12, Kopfseiten 14, Längsseiten 16 sowie eine Deckplatte 18 aufweist, und welcher Behälter verdichtetes Metall- und Neutronen absorbierendes Pulver 20 enthält.
In der Praxis werden die Teile 10, 12, 14, 16 und 18 aus einer Aluminiumplatte mit einer Dicke von 1,27 cm gesägt, so dass scharfkantige Ecken bzw. Ränder gebildet werden, welches ein Schweissen vereinfacht. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung beträgt die Breite der Metallstreifen, die die Kopfseite 14 bzw. Längsseite 16 bilden,7,62 Aus Aus der Zeichnung geht hervor, dass die Streifen, welche die Kopfseite 14 bzw. Längsseite 16 bilden, zwischen den Randabschnitten des Deckels bzw. Bodens des Behälters angeordnet sind, so dass ein dünner, flacher Innenraum gebildet ist, in welchem das verdichtete Neutronen absorbierende Pulver eingebracht wird, so dass es eine Dicke von 7,62 cm aufweist.
Aus den Figuren geht hervor, dass die die Kopfseite 14 bildenden Platten zwischen den die Längsseiten 16 bildenden Platten angeordnet sind, obwohl offensichtlich diese Anordnung auch umgekehrt gewählt werden kann. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung betrugen die Abmessungen der Bodenplatte und der Deckplatte 48,3 cm x 94,0 cm, jedoch sind diese Werte nicht entscheidend.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform werden der Boden, die Kopfseiten und Längsseiten zusammengebaut und mittels ununterbrochener Schweissnähte miteinander verschweisst, so dass ein oben offener, flacher Aufnahmebehälter gebildet ist.
Als nächster Schritt wird der somit gebildete Aufnahmebehälter mit einem gleichförmigen Gemisch aus feinen Metallteilchen und Neutronen absorbierenden Teilchen aufgefüllt, welche solche sein können, wie dies in der US-PS 4 027 377 offenbart ist. Die Menge Pulver, die in das Aufnahmegefäss eingebracht wird, ist ungefähr gleich derjenigen berechneten Menge, die notwendig ist, den Aufnahmebehälter vollständig zu einer Ebene zu füllen, die durch die oberen Ränder der Längsseiten bzw. Kopfseiten des Aufnahmebehälters beschrieben ist, jedoch ist es offensichtlich nicht möglich, diejenige Menge einzubringen, die notwendig ist, dieses Ziel genau zu erreichen. Darauf wird die Deckelplatte auf die Oberfläche, d.h., die oben freiliegende Seite der Pulvereinlage aufgebracht, und ein Druck auf diese ausgeübt, welches beispielsweise mittels einer herkömmlichen Presse durchgeführt werden kann.
Nachfolgend wird die Deckelplatte entfernt und das verdichtete Pulver überprüft. Falls sich herausstellt, dass einige Bereiche vorhanden sind, auf welchen der volle Verdichtungsdruck nicht eingewirkt hat, wird diesen Bereichen eine genügende Menge zusätzlichen Pulvers zugefügt, so dass sichergestellt ist, dass der festiggestellte Behälter vollständig mit vollständig verdichtetem Pulver gefüllt ist.
Gleichzeitig werden offensichtlich irgendwelche örtliche Überschüsse von Pulver entfernt.
Dann wird die Deckelplatte wieder aufgebracht und niedergedrückt, wie je nach Notwendigkeit die zusätzlich abgelagerten Pulvermengen zu verdichten, dann wird dieser Schritt, falls notwendig, wiederholt, und endlich wird der Deckel auf die Kopfseiten und Längsseiten des Aufnahmebehälters aufgeschweisst, indem ununterbrochene Schweissnähte gebildet werden, so dass eine strukturelle Festigkeit und auch eine Dichtwirkung erhalten wird.
Bei gewissen Ausführungen kann es vorteilhaft sein, besondere Mittel anzuordnen, die ein Entweichen irgendwelcher eingeschlossener Luft zulassen, wie dies beim nachfolgenden Erwärmen und Walzen stattfindet, wie in der vorerwähnten US-PS 4 027 377 erwähnt ist. Diese Mittel können die Form kleiner Öffnungen aufweisen, die bei den Kopfseiten des Behälters ausgebildet sind, wie dies in der Fig. 1 mit der Bezugsziffer 22 bezeichnet ist. Zusätzlich oder alternativ kann ein Entweichen der Luft ermöglicht werden, indem die Schweissnähte zwischen den Kopfseiten und/oder Längsseiten des Behälters um eine kurze Strecke, beispielsweise 1,27 cm von den Ecken entfernt beendigt, dies im Bereich, der in der Fig. 3 mit a bezeichnet ist.
Es ist vorgesehen, dass der Behälter, der nun weitgehend vollständig mit einem gründlich und gleichförmig verdichteten Gemisch aus Metallpulver und Neutronen absorbierenden Pulvern gefüllt ist, einer Wärmebehandlung ausgesetzt wird, wie dies in der vorerwähnten US-PS 4027 377 offenbart ist und nachfolgend zu einer endgültigen Dicke gewalzt wird.
Es ist insbesondere darauf hingewiesen, dass, falls nach dem letzten Wärmebehandeln und dem letzten Walzen eine Platte entsteht, in der das Gemisch aus Metall- und Neutronen absorbierenden Pulvern nicht ursprünglich gleichförmig und zwangsweise vor dem ersten Walzen zu einem wirksam einstückigen Körper verdichtet worden sind, gefährliche Zustände entstehen können. Irgendwelche Unregelmässigkeit der Dichte oder ursprüngliche Unterschiedlichkeit der Dicke des Pulvergemisches wird vielfach stärkere Unterschiede in bezug auf die Wirksamkeit des Neutronen absorbierenden Kernes zur Folge haben. In einem übertriebenen Fall können Bereiche der Platte vorhanden sein, bei denen das Abschirmen der Neutronen ernsthaft beeinträchtigt sein kann, so dass in der Tat Fenster vorhanden sind, durch diese hindurch schädliche Neutronenstrahlen austreten können.
Weil dieses von Auge nicht sichtbar ist, können Personen ernsthaft geschädigt werden.
Die Folge des Vorerwähnten ist, dass, weil sichergestellt ist, dass das Gemisch aus Metallteilchen und Neutronen absorbierenden Teilchen gleichförmig und wirksam verdichtet worden ist, dass der Behälter zu einer Tafel gewalzt werden kann, die eine kleinere Dicke aufweist, als es bis anhin als möglich beurteilt worden ist. Es sind dünne Platten mit einer Dicke von ungefähr 1,7 mm hergestellt worden, und Versuche haben ergeben, dass sogar Platten hergestellt werden können, die eine Dicke von lediglich 1,2 mm aufweisen.
Währenddem im vorgehend beschriebenen Verfahren vorgesehen ist, dass der Druck, der auf die Oberfläche der Einlage des Gemisches aus Metallteilchen und Neutronen absorbierenden Teilchen durch die Deckelplatte ausgeübt wird, welche nachfolgend angebracht wird, um das oben offene Ende des Aufnahmebehälters zu verschliessen, ist es offensichtlich, dass eine Presse verwendet werden kann, die eine flache Drucktafel enthält, welche verwendet werden kann, die Pulvereinlagen bei einer Reihe gefüllter Aufnahmebehälter zu verdichten und gleichförmig zu machen, welcher Behälter dann jeweils nachfolgend durch ein Aufsetzen seiner eigenen Deckplatte verschlossen wird.
Im Ausführungsbeispiel das vorgehend beschrieben worden ist, ist offenbart worden, dass die Tiefe des flachen Aufnahmebehälters, in welchem das lose Gemisch aus Metallteilchen und Neutronen absorbierenden Teilchen eingebracht wird, 7,62 cm beträgt, jedoch scheint es, dass unabhängig von den seitlichen Abmessen des Aufnahmebehälters, dessen Tiefe zwischen 5,08 cm und 10,16 cm sein sollten und vorteilhaft 7,62 cm betragen soll.
Der Druck, welcher auf die Oberfläche der Einlage des pulverförmigen Stoffes aufgebracht wird, ist aus praktischen Gründen ein gleichförmiger Druck, obwohl er auf die Oberfläche der Pulvereinlage durch eine starre, flache Deckelplatte bzw. Drucktafel übertragen wird. Dieses weist den Vorteil auf dass die Oberfläche des verdichteten Pulverstoffes derart geformt wird, dass sie gleichförmig flach verläuft, auf welcher Oberfläche die flache Unterseite der Deckelplatte angeordnet wird. Die Kraft, die aufgebracht wird ist derart, dass ein durchschnittlicher Druck von mehreren 6,89 x 103 Pa auf den pulverförmigen Stoff aufgebracht wird.
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PATENT CLAIMS
1. A method of manufacturing a metal container, filled with a uniformly high density mixture of metal powder and neutron absorbing powder of uniform thickness, which is intended for subsequent hot rolling to produce a plate having an uninterrupted, uniformly thick core of a metal matrix, which contains uniformly distributed particles of a neutron absorbing material and has a metal jacket on opposite sides, characterized in that a flat, open-topped receptacle is formed, that in the container a uniformly thick insert of a uniform mixture of metal particles and neutron absorbing particles in an amount is arranged which is dimensioned such that when compressed by pressure applied to its surface,
fills the receptacle up to the level of a flat metal lid that is subsequently applied, that pressure is exerted on the surface of the insert to compact the mixture and at the same time the surface of the insert is shaped in such a way that it runs flat, so that the surface of the compressed powder insert is checked that a flat metal cover plate is applied to the receptacle to seal its open top and cause the underside to conform to the uniformly flat surface of the compacted powdered material, and that the sides of the cover align with the upper portions of the side walls of the Receptacle can be permanently connected.
2. The method according to claim 1, characterized in that between the longitudinal edge and top edge portions of the cover plate on the one hand and the upper sections of the longitudinal walls and end walls of the receptacle on the other hand continuous welds are arranged such that short, unsealed sections remain, which from the corners of the container run out to allow trapped air to escape.
3. The method according to claim 1, characterized in that the receptacle and the cover plate are made of aluminum.
4. The method according to claim 1, characterized in that the metal powder of the powder mixture is aluminum powder, and that the neutron absorbing powder contains boron.
5. The method according to claim 1, characterized in that the neutron absorbing powder is boron carbide.
6. The method according to claim 1, characterized in that small air outlet openings are left on the top or long sides of the container, so that air can escape during a subsequent heating and rolling of the container.
7. The method according to claim 1, characterized in that pressure is applied to the exposed surface of the powder insert by placing the cover plate of the receptacle thereon, and the pressure is applied by means of the cover plate.
8. The method according to claim 1, characterized in that the cover plate of the receptacle is dimensioned such that its edge sections rest on the upper edges of the longitudinal walls and end walls of the receptacle.
9. The method according to claim 1, characterized in that pressure is applied to the surface of the powder insert, and the surface of the powder insert is shaped by pressing a rigid plate with a uniform, flat underside against the surface of the insert.
10. The method according to claim 9, characterized in that the rigid plate is lifted from the compacted powder, that the surface of the compacted powder is checked, that defects and excesses of powder determined by the test are remedied as required, and that pressure is applied again is applied.
11. The method according to claim 1, characterized in that the thickness of the powdery material compressed in the interior of the receptacle is 5.08 cm to 10.16 cm.
12. The method according to claim 9, characterized in that the pressure applied to the plate is sufficiently large that an average pressure of several 6.89 x 103 Pa is applied to the powdery substance.
13. The method according to claim 12, characterized in that the thickness of the powdery material compressed in the interior of the receptacle is 5.08 cm to 10.16 cm.
14. The method according to claim 13, characterized in that the thickness of the powdery material compressed in the interior of the receptacle is approximately 7.62 cm.
The invention relates to a method for producing a metal container which is filled with a uniformly highly compressed mixture of metal powder and neutron absorbing powder of uniform thickness and which is intended for subsequent hot rolling in order to produce a plate which has an uninterrupted, uniformly thick core of a metal matrix which contains uniformly distributed particles of a neutron absorbing substance and has a metal jacket on opposite sides.
The prior art on which the present invention is based is disclosed in U.S. Patent No. 4,027,377, in which Roszler is named as the inventor, and the assignee of the patent is the present applicant. According to this prior art patent, a thin, flat, open-ended box was formed and this box was filled with a mixture of metal powder and a neutron absorbing powder. The powder was compacted by means of vibrations or by tapping the box hard while it was standing on its closed end. The end plate was then applied and welded.
This created a closed, flat container which was subsequently heated and rolled to form a thin, largely uniform plate of neutron-absorbing particles encased in solid metal and uniformly distributed in a metal matrix.
The metal shell and the metal of the matrix were preferably aluminum and the neutron absorbing particles were preferably boron carbide.
Further attention is drawn to US Pat. No. 2,727,996, in which Rockwell is named as the inventor, in which a method is disclosed according to which neutron-absorbing particles of molten aluminum have been added, which as a solution to the difficulty of the fruitless attempts to produce the present medium by hot rolling a mixture of boron carbide aluminum powders encased in an aluminum plate.
The product obtained in accordance with US Pat. No. 4,027,377 is improved in that a much greater compression or density of the neutron absorbing powder is available before rolling, and in particular through its uniformity, which has the consequence that in the finished one Plate has a neutron absorbing core of improved uniformity and increased ability to absorb neutrons, so that the plate can be made thinner than before.
The method according to the invention is therefore known
records that a flat, open-topped receptacle is formed, that a uniformly thick insert of a uniform mixture of metal particles and neutron absorbing particles is placed in the container in an amount such that when compressed by pressure, the is applied to its surface, fills the receptacle to the level of a subsequently applied flat metal lid, that pressure is exerted on the surface of the insert to compress the mixture and at the same time the surface of the insert is shaped such that it runs uniformly flat so that the Surface of the compacted powder insert is checked that a flat metal cover plate is applied to the receptacle in order to seal and cause its open upper part,
that the underside conforms to the uniformly flat surface of the compressed, powdery substance, and that the sides of the lid are permanently connected to the upper sections of the side walls of the receptacle.
So a flat, open-topped receptacle is filled with the mixture of neutron absorbing powder and metal powder, then mechanical pressure is advantageously applied directly to the surface of the powder to compress and compress it, and finally a cover plate is advantageously welded onto the receptacle , so that the completely closed container can be formed, which is then subsequently heated and rolled.
In practice, the pressure is advantageously applied to the surface of the powder insert by placing the cover plate thereon and exerting pressure on the cover plate. The lid plate is then advantageously removed and the compacted powder checked and more powder added or possibly removed therefrom, as is apparent from the check, to ensure that when the container is completed it is completely filled with compacted powder.
The subject matter of the invention is explained in more detail below with reference to the drawings, for example. It shows:
1 is a perspective view of part of a finished container,
Fig. 2 is a plan view of the container, with parts broken away, and
Fig. 3 on an enlarged scale a view of a corner area of the container.
The figures of the drawings show a generally flat, rectangular, completely enclosed container 10, which has a bottom 12, top sides 14, longitudinal sides 16 and a cover plate 18, and which container contains compressed metal and neutron absorbing powder 20.
In practice, the parts 10, 12, 14, 16 and 18 are sawn from an aluminum plate with a thickness of 1.27 cm, so that sharp-edged corners or edges are formed, which simplifies welding. In one exemplary embodiment of the invention, the width of the metal strips which form the top side 14 or longitudinal side 16 is 7.62. From the drawing it can be seen that the strips which form the top side 14 or longitudinal side 16 are between the edge portions of the cover or bottom of the container are arranged so that a thin, flat interior is formed, in which the compressed neutron absorbing powder is introduced so that it has a thickness of 7.62 cm.
It can be seen from the figures that the plates forming the top side 14 are arranged between the plates forming the longitudinal sides 16, although obviously this arrangement can also be chosen in reverse. In one embodiment of the invention, the dimensions of the base plate and the cover plate were 48.3 cm × 94.0 cm, but these values are not critical.
According to a preferred embodiment, the base, the head sides and the long sides are assembled and welded to one another by means of continuous weld seams, so that a flat receptacle open at the top is formed.
As a next step, the receptacle thus formed is filled with a uniform mixture of fine metal particles and neutron absorbing particles, which may be as disclosed in US Pat. No. 4,027,377. The amount of powder placed in the receptacle is approximately equal to the calculated amount necessary to completely fill the receptacle to a level described by the upper edges of the long sides of the receptacle, but it is obvious not possible to bring in the amount that is necessary to achieve this goal exactly. The cover plate is then applied to the surface, i.e. the side of the powder insert which is exposed at the top, and pressure is exerted thereon, which can be carried out, for example, using a conventional press.
The cover plate is then removed and the compressed powder is checked. If it turns out that there are some areas that have not been affected by the full compression pressure, a sufficient amount of additional powder is added to these areas, so that it is ensured that the determined container is completely filled with completely compacted powder.
At the same time, any local excess powder is obviously removed.
Then the cover plate is put back on and pressed down, as necessary to compress the additional powder deposits, then this step is repeated if necessary, and finally the cover is welded onto the top and long sides of the receptacle by forming continuous weld seams, so that a structural strength and also a sealing effect is obtained.
In certain implementations, it may be advantageous to provide special means which allow any trapped air to escape, as occurs in subsequent heating and rolling, as mentioned in the aforementioned U.S. Patent No. 4,027,377. These means can take the form of small openings which are formed on the top sides of the container, as is designated by the reference number 22 in FIG. 1. Additionally or alternatively, the air can be released by terminating the weld seams between the top and / or long sides of the container by a short distance, for example 1.27 cm from the corners, in the area shown in FIG. 3 a is designated.
It is contemplated that the container, now largely fully filled with a thoroughly and uniformly compacted mixture of metal powder and neutron absorbing powders, will be subjected to a heat treatment as disclosed in the aforementioned U.S. Patent No. 4,027,377 and subsequently to a final one Thickness is rolled.
It is particularly pointed out that if after the last heat treatment and the last rolling a plate is formed in which the mixture of metal and neutron absorbing powders has not originally been uniformly and forcibly compacted into an effectively one-piece body before the first rolling, dangerous conditions can arise. Any irregularity in density or original difference in thickness of the powder mixture will often result in greater differences in the effectiveness of the neutron absorbing core. In an exaggerated case, there may be areas of the plate where neutron shielding may be severely compromised, so that there are indeed windows through which harmful neutron beams can exit.
Because this is not visible to the eye, people can be seriously harmed.
The consequence of the aforesaid is that because it is ensured that the mixture of metal particles and neutron absorbing particles has been uniformly and effectively compacted, the container can be rolled into a sheet which is smaller in thickness than was previously possible has been assessed. Thin plates with a thickness of approximately 1.7 mm have been produced, and tests have shown that even plates with a thickness of only 1.2 mm can be produced.
While the method described above provides for the pressure exerted on the surface of the insert of the mixture of metal particles and neutron absorbing particles by the cover plate, which is subsequently applied to close the open top end of the receptacle, it is obvious that a press can be used which contains a flat printing plate which can be used to compact the powder inserts in a row of filled receptacles and to make them uniform, which receptacle is then subsequently closed by putting on its own cover plate.
In the embodiment described above, it has been disclosed that the depth of the flat receptacle in which the loose mixture of metal particles and neutron absorbing particles is placed is 7.62 cm, however, it appears that regardless of the lateral dimensions of the Receptacle, the depth of which should be between 5.08 cm and 10.16 cm and should advantageously be 7.62 cm.
The pressure which is applied to the surface of the insert of the powdered substance is a uniform pressure for practical reasons, although it is transmitted to the surface of the powder insert by a rigid, flat cover plate or pressure plate. This has the advantage that the surface of the compressed powder material is shaped such that it runs uniformly flat, on which surface the flat underside of the cover plate is arranged. The force that is applied is such that an average pressure of several 6.89 x 103 Pa is applied to the powdery substance.