DE1930244A1 - Verfahren zum Explosiv-Verschweissen zweier Metallteile - Google Patents
Verfahren zum Explosiv-Verschweissen zweier MetallteileInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
- B21D39/04—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of tubes with tubes; of tubes with rods
- B21D39/042—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of tubes with tubes; of tubes with rods using explosives
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/06—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of high energy impulses, e.g. magnetic energy
- B23K20/08—Explosive welding
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- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
- G21C15/22—Structural association of coolant tubes with headers
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Description
Patentanwälte Dipl-lng.F.ichard Müller-Bon,,
KpL-ln§. Hans-!löinridi Wey
BerKn-DatHem, Podbielskiallee
EÜROPAEISCHE ATOMGEMEINSCHAFT (EÜBATOM)
Patentanmeldung
Verfahren zum Explosiv-Verschweißen zweier Metallteile
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zua Explosiv-Verschweißen zweier
Metallteile und insbesondere solcher Teile, die auf Grund ihrer Kristallstruktur
nach klassischen Methoden schwer zu verbinden sind.
Druckrohre in Kernreaktoren sind vielfach aus Zirkalloy, und sie
müssen an Stahlrohre des Primärkühlkreises angeschweißt werden. Es ist bekannt, daß hierfür Explosivschweiß-Verfahren verwendbar sind,
da diese Methode praktisch jede intermetallische Diffusion und damit auch eine brüchige Grenzschicht vermeidet (siehe z.B. Luxemburger
Patent Nr. 57.321).
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Dieses Verfahren konnte bisher jedoch nicht in Reaktoren verwendet
werden, in denen ein wasserstoffhaltiges Kühlmittel (Wasser, Dampf
oder eine organische Flüssigkeit) zirkuliert, da dann die hohe Wasserstoffaufnahmefähigkeit
der Stahlkomponenten eine Wasserstoff-Diffusion
vom Stahl in Sichtung auf das Zirkalloy in der Schweißzone bewirkte und so eine gewisse Brüchigkeit des Zirkalloy verursachte.
Man hat auch schon versucht, eine Diffusionsbarriere mit Hilfe einer
Oxydschicht aufzubauen, aber die Oxyde reduzieren sich teilweise während des Schweißakts und bewirken so Löcher in der Barriere. Die
Erfindung vermeidet diese Kachteile.
Gemäß der Erfindung umfaßt die für den Schweißakt vorbereitete Anordnung
eine Sprengstoffschicht über der Schweißzons, eine Zündeinrichtung
für diese Schicht, einen elastischen Puffer zwischen der Sprengstoffschicht und der Schweißzone, die beiden Metallteile
mit einem solchen Abstand voneinander, daß die Stoßwellenenergie in
Schlagarbeit übersetzbar ißt, und schließlich eine dünne metallische
Zwischenlage, die in der Schweißzone zwischen den beiden Teilen angeordnet ist und aus solchem Material besteht, das Wasserstoffdiffusion
quer zur Schweißfläche verhindert.
Diese dünne metallische Zwischenlage kann aus Gold, Gallium, Indium,
Thallium, Silber, Nickel, Aluminium, Beryllium, Quecksilber oder aus einer Legierung dieser Metalle sein. Sie kann auch aus mehr als einer
Schicht zusammengesetzt sein, wobei mindestens eine korrosionsfest
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ist. Vorzugsweise wird die dünne Zwischenlage vor den eigentlichen
Schweißakt auf eines oder beide zu verschweigende Teile aufgebracht.
Hierfür können beispielsweise ein Plattierverfahren oder Elektrolyse
in Frage.
In diesen Zusammenhang i6t es erwähnenswert, daß ein elektrolytisch
aufgebrachter Goldbelag trotz seiner bekannten porösen Struktur die Aufgabe der Wasserstoffbarriere voll erfüllt ·. Offensichtlich wird
der Belag während des Explosivschweißens soweit komprimiert, daß
die Poren zerdrückt werden und ein homogener Belag entsteht.
Die Erfindung wird nunnehr im einzelnen anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt in einer teilgeschnittenen
Seitenaneicht eine teleskopisch angeordnete Rohr-Rohrverbindung, vorbereitet für den Schweißakt. Ein außen beripptes
Rohr 1 (Rippen 7) soll mit einem Rohr 2 verschweißt werden. Hierzu
legt man einen elastischen Pufferring 3 außen über die Schweißzone.
Dieser Ring überträgt die Stoßwelle, welche von einem Sprengstoff belag if erzeugt wird, auf die Schweißzone. Der Anschluß der
Zündschnur an den Belag erfolgt zentral auf eine Vielzahl von Zündstreifen 5, welche an gleichmäßig über den Umfang verteilte Spitzen
des Belags if angeklebt sind. Die Homogenität der ringförmigen Stoßwelle
wird noch erhöht, indem man in dem Sprengstoffbelag am Fuß der Anschlußspitzen Aussparungen 8 vorsieht.
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In das innere Rohr ist sauber passend ein Amboß 6 eingelassen, der
eine Verformung der Gesamt-Geometrie verhindert.
Zwischen den beiden Rohren 1 und 2 ist ein ringförmiger Spalt belassen,
dessen Weite zwischen 1 und 10 % des Rohrcurchniessers gewählt
ist. In diesem Spalt nimmt während des Schweißvorgangs das äußere Rohr 1 kinetische Energie auf in Richtung auf das Rohr 2.
Diese kinetische Energie wird schließlich in. einen Schlag zwischen
A den beiden Rohren umgesetzt.
In dem Spalt liegt eine dünne metallische Zwischenlage 10, beispielsweise
aus Gold. Diese Zwischenlage wird, ehe die Anordnung gemäß Figur zusaramengesteilt wird, auf die äußere Oberfläche des
inneren Rohres 2 elektrolytisch aufgebracht. Die Schicht muß hinreichend
dick sein, damit die Barriere während des Schweißens keine Fehlstellen bekommt.
Es ist bekannt, daß das Verbindungsprofil bei dieser Schweißmethode
nicht eine gerade Linie ist, vielmehr wellenförmig verläuft. ™ Die Diffueionsbarriere muß sich daher diesen Wellen anpassen können.
Für Rohre von etwa 2 cm 0 und einen Spalt von 0,5 mm Breite hat sich eine Goldschichtdicke von Ό,Ι mm als eine wirkungsvolle
Barriere erwiesen.
Aber auch mit den anderen obenerwähnten Metallen oder ihren Legierungen
wird das der Erfindung zugrunde liegende Ziel erreicht.
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5 _·
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Die Wahl des Barrierematerials kann also im Bahmen dieser Gruppe
von Metallen nach den Gesetzen der Kompatibilität mit den anderen .In Betracht zu ziehenden Materialien getroffen werden, wie z.B.
den Materialien der Rohre oder des Kühlmittels, welches im Betrieb
durch die Rohre fließt. In Einzelfällen mag es auch notwendig sein, eine Sandwich-Zwischenlage aus verschiedenen Materialien zu verwenden:
eine Schicht mit Materialien hoher Barrierenqualität kann beispielsweise allseitig von einem Metall umschlossen sein, das
sich durch seine Korrosionsfestigkeit auszeichnet*
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt. Statt des elektrolytischen Verfahrene kann zum Aufbringen
der dünnen Zwischenalage auch, insbesondere im Falle eines Sandwiches, Plattieren* Hämmern oder auch eine separate Explosivverschweißung
in Frage kommen. Es ist sogar möglich, die Zwischenlage lose in den Spalt einzulegen und die beiden Rohre und die
Zwischenlage miteinander durch einen einzigen Explosivschlag zu verschweißen.
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Claims (1)
- Patentansprüchel.iVerfahren zum Explosiv-Verschweißen zweier Metallteile, wie z.B. Zirkalloy und Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß die für den ßchweißakt vorbereitete Anordnung eine Sprengetoffschicht über der Schweißzone, eine Zündeinrichtung für diese Schicht, einen elastischen Puffer zwischen der fiprengstoffschlcht und der Schweißsone, die beiden Netallteile mit einem solchen Abstand voneinander, daß die Stoßwellenenergie in Schlagarbeit übersetzbar ist, und schließlich eine dünne metallische Zwischenlage umfaßt, die in der Schweißsone zwischen den beiden Teilen angeordnet ist und aus solchem Material besteht, das Wasserstoff diffusion quer sur Schweißfleche verhindert.2. Verfahren nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch die Verwendung von QoId oder einer Goldlegierung für die dünne Zwischenlage·3» Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennselchnet, daßdünne Zwischenlage aus eine« Metall oder einer Legierung von Metallen der Gruppe Gallium, Indium, Thallium, Nickel, Silber Aluminium, Beryllium, Quecksilber besteht.**. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Zwischenlage aus mindestens zwei Lagen besteht, von denen mindestens eine korrosionsfest ist«1587/69 d/XIII/lifOl - 7 _009851/1 tU5. Verfahren nach Anspruch 1? dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Zwischenlage vor dem eigentlichen Schweißakt auf eines oder beide Teile aufplattiert wird.6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Zwischenlage vor den eigentlichen Schweißakt auf eines oder beide Teile elektrolytisch aufgebracht wird.1587/69 d/XIIl/ltol0 0 9 δ 5 ί / 1 1 ULeerseite
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1299728B (de) * | 1964-09-18 | 1969-07-24 | Baldwin Co D H | Mechanische Nachhallverzoegerungsleitung |
DE4019072A1 (de) * | 1989-06-16 | 1990-12-20 | Nhk Spring Co Ltd | Federsystem |
US5246215A (en) * | 1989-06-16 | 1993-09-21 | Nhk Spring Co., Ltd. | Spring seat member with notch for ground spring end |
-
1969
- 1969-06-13 DE DE19691930244 patent/DE1930244A1/de active Pending
-
1970
- 1970-06-03 GB GB1259247D patent/GB1259247A/en not_active Expired
- 1970-06-05 LU LU61064D patent/LU61064A1/xx unknown
- 1970-06-08 BE BE751597D patent/BE751597A/xx unknown
- 1970-06-10 FR FR7021338A patent/FR2051040A5/fr not_active Expired
- 1970-06-11 NL NL7008536A patent/NL7008536A/xx unknown
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Also Published As
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NL7008536A (de) | 1970-12-15 |
LU61064A1 (de) | 1970-08-10 |
FR2051040A5 (de) | 1971-04-02 |
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BE751597A (fr) | 1970-11-16 |
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