DE3543523A1 - Verfahren zum herstellen von behaeltern durch superplastisches verformen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstel­ len von Behältern aus bei bestimmten Bedingungen superpla­ stisch verformbaren Werkstoffen.

Es ist bekannt, daß bestimmte Metalle, wie Titan und viele Titanlegierungen, superplastische Eigenschaften besitzen. Hierunter wird die Fähigkeit dieser Werkstoffe verstanden, ungewöhnlich hohe Zugdehnungen zu entwickeln bei entspre­ chender Querschnittsverminderung. Ein superplastisch ver­ formbarer Werkstoff hat daher den Vorteil, daß sich aus diesem Werkstoff komplizierte Bauteilformen mit einem Um­ formprozeß herstellen lassen.

Beim Behälterbau, insbesondere beim Bau kugelförmiger Tank­ behälter für Treibstoffe von Raumfahrzeugen, war es bisher üblich, Tankhalbschalen durch spanende Bearbeitung herzu­ stellen und anschließend zu einem Kugeltank zusammenzufü­ gen. Ein derartiges Herstellungsverfahren verlangt entspre­ chende Werkzeugmaschinen, teures Halbzeug und komplizierte form- und größenabhängige Spannmittel. Deshalb wird eine solche Herstellungsart als unbefriedigend angesehen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ ren vorzusehen, mit dem sich beliebige Behälter ohne großen Aufwand aus superplastisch verformbaren Werkstoffen her­ stellen lassen. Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung da­ durch gelöst, daß eine Hohlkugel mit einem Druckanschluß­ stutzen und gegenüber dem Endprodukt wesentlich dickerer Wandstärke als Rohling hergestellt wird und daß die Hohl­ kugel bei der für die Superplastizität erforderlichen Tem­ peratur mit einem Druckmedium aufgeweitet wird.

Die erfindungsgemäße Maßnahme hat den großen Vorteil, daß sich auf diese Weise jede beliebige Kugelgröße ohne teure Formwerkzeuge bzw. Werkzeugmaschinen und entsprechende Spannmittel herstellen läßt. Dabei ist es zweckmäßig, die Hohlkugel beim Formprozeß in einem Heizofen zu drehen oder in einer geeigneten, aufgeheizten Flüssigkeit schwimmen zu lassen. Auf diese Weise können sonst gegebenenfalls auf­ tretende Unregelmäßigkeiten in der Kugelform verhindert werden.

In Weiterbildung der Erfindung kann es zweckmäßig sein, den Formprozeß mit einer beliebigen Form zu beeinflussen, um bestimmte Behälterformen zu erhalten. So ist es z.B. möglich, für die Form ein die Hohlkugel umgebendes Rohr vorzusehen, so daß sich bei einem solchen Formprozeß fla­ schenförmige Behälter ergeben. Es ist aber auch möglich, für die Form zwei durch die Hohlkugel getrennte, abstands­ gesicherte Platten zu benutzen, so daß sich bei einem sol­ chen Formprozeß scheibenförmige Tankbehälter ergeben.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Hohlkugel als Rohling einen erfindungs­ gemäß hergestellten Kugeltank und

Fig. 2 eine Hohlkugel und einen daraus herge­ stellten flaschenförmigen Tankkörper.

In Fig. 1 ist eine als Rohling dienende Hohlkugel 1 darge­ stellt, deren Wandung 2 im Vergleich zur Wandung 2′ des Endproduktes 3 erheblich dicker ist. Die Hohlkugel 1, die auf eine bekannte Art hergestellt sein kann, besitzt einen Anschlußstutzen 4, an den eine Versorgungsleitung für ein als Pfeil 5 angedeutetes Druckmedium, wie z.B. Argon, an­ schließbar ist. Die Hohlkugel 1 wird auf eine für die Su­ perplastizität notwendige Temperatur aufgeheizt, z.B. in einem geeigneten Heizofen und dabei mit dem Druckmedium aufgeweitet. Je nach Umformzeit ergeben sich daher Hohlku­ geln 3 entsprechend größeren Durchmessers mit erheblich verringerter Wandung 2′. Beim Umformprozeß kann die Hohl­ kugel 1 gedreht werden, um den Einfluß der Schwerkraft auf den Umformprozeß zu reduzieren. Es ist aber auch möglich, die Hohlkugel in einem entsprechend aufgeheizten flüssigen Medium zur Reduzierung der Schwerkrafteinflüsse schwimmen zu lassen, so daß sich auf einfache Weise kugelförmige Tankbehälter herstellen lassen.

Wie Fig. 2 zeigt, ist es auch möglich, andere Behälterfor­ men mit Hilfe von Formen herzustellen. In Fig. 2 ist die Hohlkugel 1 von einem als Form dienenden Rohr 6 umgeben, so daß sich die Hohlkugel 1 bei der superplastischen Ver­ formung nur in beiden Richtungen der Rohrachse 7 ausdehnen kann. Die Aufweitung der Hohlkugel 1 führt dann zu einem flaschenförmigen Behälter 8, deren Wandung 9 von der Mitte zu den Enden aufgrund des superplastischen Umformprozesses abnimmt. Ein so hergestellter flaschenförmiger Behälter 8 hat den Vorteil, daß die Wandung 9 der späteren Belastung angepaßt ist. Da bei derartigen Tankbehältern die Belastung in den Längswänden erheblich größer ist, wird dieser Tat­ sache durch die sich beim Umformprozeß ergebende Wandung automatisch Rechnung getragen.

Neben flaschenförmigen Behältern sind auch andere Behälter­ formen möglich, und zwar in Abhängigkeit der jeweils be­ nutzten Form. Eine besonders vorteilhafte Tankform läßt sich z.B. dann herstellen, wenn als Form lediglich zwei durch die Hohlkugel 1 getrennte abstandsgesicherte Platten benutzt werden. Mit einer solchen, lediglich als Ausdeh­ nungsbegrenzung in einer Richtung dienenden Form lassen sich scheibenförmige Tankbehälter wie z.B. taschenuhrför­ mige Behälter herstellen.

Claims (5)

1. Verfahren zum Herstellen von Behäl­ tern aus bei bestimmten Bedingungen superplastisch verform­ baren Werkstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hohlku­ gel (1) mit einem Druckanschlußstutzen (4) und gegenüber dem Endprodukt wesentlich dickerer Wandstärke als Rohling hergestellt wird und daß die Hohlkugel (1) bei der für die Superplastizität erforderlichen Temperatur mit einem Druck­ medium aufgeweitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkugel (1) in einem Heizofen ohne Form aufgeweitet und beim Formprozeß gedreht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkugel (1) mit einer Form in einem Heizofen aufgeweitet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Form ein die Hohlkugel (1) um­ gebendes Rohr (6) vorgesehen ist.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Form zwei durch die Hohlkugel (1) getrennte, abstandsgesicherte Platten vorgesehen sind.