DE1527903C3 - Verfahren zum Plattieren von Hohlkörpern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Plattieren von Hohlkörpern, wie Rohren, Ringen, Zylindern, bei dem ein Grundkörper und ein Plattierkörper konzentrisch zueinander angeordnet werden, der Plattierkörper mittels vorzugsweise von einer Spreng- oder Explosivstoffladung entwickelter, auf ihn einwirkender Hochenergie auf den Grundkörper aufplattiert wird und der Grundkörper während des Aufplattierens auf der vom Plattierkörper abgewandten Seite durch einen ebenfalls konzentrisch angeordneten Stützkörper abgestützt ist, wobei in den Stützkörper ein praktisch inkompressibles Medium in flüssiger Form eingeführt wird.

Aus der österreichischen Patentschrift 232 354 ist ein derartiges Verfahren bekannt, und zwar zum Plattieren der Innenfläche eines Metallrohres. Der Grundkörper und der Plattierkörper bestehen bei diesem Verfahren also aus Rohren. Der Stützkörper weist ebenfalls Rohrform auf und umschließt den Grundkörper von außen. Der Stützkörper weist zu diesem Zweck eine Bohrung auf, deren dem Grundkörper zugekehrten Innenwand mit.einem Schmiermittel bedeckt wird, um ein leichtes Trennen von dem plattierten Grundkörper und dem Stützkörper nach dem Plattieren zu erreichen. Als Schmiermittel wird bei den Ausführungsbeispielen der österreichisehen Patentschrift Petrolanum genannt, also ein inkompressibies Medium, aber auch auf die Möglich- keit der Verwendung von Vaseline, Fett oder Graphit hingewiesen. Das Schmiermittel wird vor dem Einsetzen des Grundkörpers auf die Wandung des ίο Stützkörpers aufgebracht, dessen Bohrung deshalb eine geringfügige Übergröße gegenüber dem Außendurchmesser des rohrförmigen Grundkörpers aufweist. Diese Übergröße beträgt bei den Ausführungsbeispielen etwa 0,2" <> des Außendurchmessers des Grundkörpers. Dieser geringe Maßunterschied erfordert einwandfreie bearbeitete und maßhaltige Außenflächen des Grundkörpers.

Es gibt nun nicht selten Fälle, wo die einander zugewandten Oberflächen des Grundkörpers und des Stützkörpers einander nicht genau entsprechen. Dies gilt insbesondere für große Werkstücke und beispielsweise für Vorprodukte, wie Rohre oder Luppen, die mit den durch das Herstellungsverfahren bedienten Toleranzen vorliegen. Solche Werkstücke können aus wirtschaftlichen Gründen keiner mechanischen Nachbearbeitung vor dem Plattieren unterzogen werden. Weichen die einander zugewandten Oberflächen des Stützkörpers und des Grundkörpers voneinander ab, dann läßt sich keine gleichmäßige, an allen Punkten wirksame Abstützung des Grundkörpers erreichen. Während des Plattiervorgangs verformt die Stoßwelle dann den Grundkörper an den nicht abgestützten Stellen in unerwünschter Weise. Dadurch ergeben sich sowohl Formunregelmäßigkeiten am Grundkörper, als auch in vielen Fällen Spannungen und unzulässig hohe Beanspruchungen des Grundkörpers. Die an manchen Stellen mangelnde "~ Anlage zwischen dem Grundkörper und dem Stützkörper hat außerdem die unangenehme Wirkung, daß an- diesen Stellen wegen der starken Änderung des spezifischen Schallwiderstandes des Mediums die Stoßwelle sowie die der Hochenergieeinwirkung nachfolgende, auf die Bildung von Reaktionsprodukten zurückzuführende Druckwelle reflektiert wird und die bereits aufplattierte Schicht wieder abreißen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung die Abstützung des Grundkörpers während des Plattiervorgangs zu verbessern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Medium als Übertragungsmedium zwischen den Stützkörper und den Grundkörper in flüssiger Form eingeführt, vor dem Durchführen des Aufplattierens zum Erstarren gebracht und nach dem Durchführen des Aufplattierens zum Lösen des plattierten Grundkörpers vom Stützkörper verflüssigt wird.

Gegenüber dem eingangs geschilderten bekannten Verfahren wird erfindungsgemäß also nicht vor dem Einsetzen des Grundkörpers in den Stützkörper ein Schmiermittel aufgebracht, sondern nach dem Einsetzen ein Übertragungsmedium eingefüllt, das erheblich weiterreichende Funktionen übernimmt. Das <>5 flüssige Medium füllt den Zwischenraum zwischen dem Grundkörper und dem Stützkörper vollständig aus und gleicht auch die geringsten Unregelmäßigkeiten dadurch aus. Auf Grund seiner Inkompressibili-

tat vermag es die Stoßwelle auf den Stützkörper einwandfrei zu übertragen, so daß der Grundkörper vollkommen gleichmäßig an jedem Punkt abgestützt ist. Es treten daher keine unzuverlässigen Verformungen und Spannungen auf. Auch das Problem der Reflexion der auf die Reaktionsprodukte zurückzuführenden Druckbelastungen läßt sich auf diese Weise befriedigend lösen. Die Maßtoleranzen können sich, in beträchtlichen Größenordnungen bewegen.

Dadurch, daß das Übertragungsmedium vor dem Durchführen des Aufplattierens zum Erstarren gebracht wird, entfällt die Notwendigkeit, eine Abdichtung an den Stirnseiten von Grund- und Stützkörper anzubringen. Außerdem überträgt ein erstarrtes Übertragungsmedium die Beanspruchungen in der Regel noch besser als ein flüssiges Medium.

Um auch in diesem Fall".eine einfache Trennung von Grund- und Stützkörper nach dem Plattieren zu erreichen, ist vorgegehen. daß das Übertragungsmedium nach dem Durchführen des Aufplattierens zum Lösen des plattierten Grundkörpers vom Stützkörper verflüssigt wird.

Ferner wurde im Rahmen der Erfindung festgestellt, daß die Reflexion der auf die Reaktionsprodukte zurückzuführenden Druckbelastungen in erster Linie davon abhängt, welchen spezifischen Schallwiderstand das an den Grundkörper anschließende Medium aufweist. Wenn der Schallwiderstand dieses Mediums erheblich von dem Schallwiderstand des Materials des Grundkörpers abweicht, dann tritt eine starke Reflexion auf, die zu einem Lösen der aufplattierten Schicht führen kann. Nach einer wichtigen Weiterbildung der Erfindung ist daher vorgesehen, daß ein Ubertragungsmedium verwendet wird, dessen spezifischer Schallwiderstand gleich oder ähnlich groß wie derjenige des Grundkörpers ist. Die Stoßwelle und die von den Reaktionsprodukten der Ex-, plosion oder Detonation ausgehende Druckwelle geht bei dieser Ausbildung ohne Reflexion vom Grundkörper in das Übertragungsmedium über und wird dort sowie am Stützkörper abgebaut. Es hat sich gezeigt, daß auf diese Weise auch bei sehr dünnen Plattierkörpern, die sonst häufig durch reflektierte Druckwellen abgerissen wurden, eine einwandfreie Plattierung erzielt werden konnte.

Wenn, wie in den meisten Fällen, der Grundkörper ein Schwermetall ist, dann ist es besonders günstig, wenn als Übertragungsmedium ein bei niedrigen Temperaturen schmelzendes, reines oder legiertes Schwermetall verwendet wird. Ein solches Schwermetall kann ohne komplizierte Hilfsmittel verflüssigt und zwischen den Grundkörper und den Stützkörper eingefüllt werden. Bei normaler Umgebungstemperatur erstarrt es dort und schafft die erwünschte gleichmäßige Verbindung zwischen Grund- und Stützkörper. Zugleich läßt sich ohne weiteres ein solches Schwermetall auswählen, dessen spezifischer Schallwiderstand gleich oder ähnlich demjenigen des Metalls des Grundkörpers ist.

Als im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise verwendbare Schwermetalle haben sich Pb, Sn, Bi, Zn, Cd, Sb oder deren Legierungen erwiesen.

Besonders gute Ergebnisse wurden bei Verwendung von ternären Pb-Sn-Bi-, Pb-Cd-Bi-, Sn-Pb-Cd- oder Sn-Cd-Bi-Legierungen erzielt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert. Diese zeigt einen Längsschnitt durch eine Anordnung, wie sie zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden kann.

In der Zeichnung ist 1 ein Grundkörper in Form eines Stahlzylinders, der auf seiner Innenseite plattiert werden soll. Hierzu ist in ihn ein Plattierkörper 2 in Form einer ebenfalls zylindrischen Hülse so eingeschoben, daß vor dem Durchführen des Plattiervorgangs ein kleiner Ringspalt 3 zwischen Grundkörperl und Plattierkörper2 verbleibt. Der Grundkörper 1 ist in einem Stützkörper 4 angeordnet, der ebenfalls zylindrische Gestalt besitzt. Die drei Zylinder 1, 2, 4 sind konzentrisch zueinander angeordnet. Gemäß der Erfindung ist der Zwischenraum zwisehen dem Grundkörper 1 und dem Stützkörper 4 durch ein Übertragungsmedium 5 ausgefüllt, das in flüssiger Form eingeführt wurde. Bei dem gezeichneten, bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht das Übertragungsmedium 5 aus einem niedrig schmelzenden Schwermetall, das zum Erstarren gebracht worden ist.

Die zum Aufplattieren des Plattierkörpers 2 auf die Innenoberfläche des Grundkörpers 1 erforderliche Hochenergie wird bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel durch eine axial in den Plattierkörper 2 eingeführte, stabförmige Ladung 6 erzeugt. Der Zwischenraum zwischen der Ladung 6 und der Innenfläche des Plattierkörpers 2 ist durch ein flüssiges Puffermedium 7 ausgefüllt. Beim Zünden der Ladung 6 entsteht eine Stoßfront 8. die den Plattierkörper 2 in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise aufweitet und mit der für den Plattiervorgang notwendigen Geschwindigkeit auf die Innenoberfläche des Grundkörpers 1 aufplattiert. Die Stoßwelle durchläuft den Grundkörper 1 und dringt in das Ubertragungsmedium 5 ein, wo sie teilweise abgebaut

- ' und teilweise zum Stützkörper 4 weitergeleitet wird. Die der Stoßfront 8 nachfolgende, auf Reaktionsprodukte, der Explosion zurückzuführende Druckstörung 9 wird über den Plattierkörper 2 und den Grundkörper 1 ebenfalls auf das Übertragungsmedium 5 und den Stützkörper 4 übertragen.

Auf die beschriebene Weise kann ebenso gut eine Außenplattierung vorgenommen werden, wobei der Stützkörper dann ein zylindrischer Stab ist, der in den Grundkörper eingeschoben wird. Der Zwischenraum zwischen diesem Stab und der Innenoberfläche des Grundkörpers wird dann durch das flüssige Zwischenmedium ausgefüllt.

Selbstverständlich können auch Hohlkörper anderer Gestalt, beispielsweise Ringe, in der beschriebenen Weise behandelt werden. Wesentlich ist nur, daß der Grundkörper und der Plattierkörper geschlossene', hohle Profile besitzen. An Stelle von niedrig schmelzenden Schwermetallen kommen als Übertragungsmedien auch Stoffe in Frage, die bei normalen Temperaturen flüssig sind. Wenn der spezifische Schallwiderstand dem Schallwiderstand des Grundkörpers angepaßt sein soll, dann kann in diesem Fall insbesondere Quecksilber verwendet werden. Als Übertragungsmedien kommen ferner speziell Wasser und Kunststoffe in frage. Die Eigenschaften dieser Stoffe sind jedoch für den beschriebenen Zweck in der Regel weniger günstig als diejenigen von niedrig schmelzenden Schwermetallen.

Ein besonderer Vorteil der Verwendung niedrig schmelzender Schwermetalle besteht darin, daß diese zugleich die mechanische Festigkeit der Abstützung

erhöhen. Durch Verwendung einer entsprechend dikken Schicht eines Übertragungsmediums kann der Stützkörper sehr dünn und leicht gemacht werden. Er braucht bei Innenplattierung dann nur die Funktion zu erfüllen, als Gußform für das zwischen ihn und den Grundkörper einzugießende. Schwermetall zu dienen. Bei Außehplattierungen kann der Stützkörper sogar ganz wegfallen, indem der gesamte Innenraum des Grundkörpers mit Schwermetall ausgegossen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Plattieren von Hohlkörpern, wie Rohren, Ringen, Zylindern, bei dem ein Grundkörper und ein Plattierkörper konzentrisch zueinander angeordnet werden, der Plattierkörper mittels vorzugsweise von einer Spreng- oder Explosivstoffladung entwickelter, auf ihn einwirkender Hochenergie auf den Grundkörper aufplattiert wird und der Grundkörper während des Aufplattierens auf der vom Plattierkörper abgewandten Seite durch einen ebenfalls konzentrisch angeordneten Stützkörper abgestützt ist. wobei in den Stützkörper ein praktisch inkompressibles Medium eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium als Übertragungsmedium (5) zwischen den Stützkörper (4) und den Grundkörper (1) in flüssiger Form eingeführt, vor dem Durchführen des Aufplattierens zum Erstarren gebracht und nach dem Durchführen des Aufplattierens zum Lösen des plattierten Grundkörpers (1) vom Stützkörpe'r (4) verflüssigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Übertragungsmedium (5) verwendet wird, dessen spezifischer Schallwiderstand gleich oder ähnlich groß wie derjenige des Grundkörpers (1) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Übertragungsmedium (5) ein bei niedrigen Temperaturen schmelzendes, reines oder legiertes Schwermetall verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwermetall Pb, Sn, Bi, Zn, Cd, Sb oder deren Legierungen verwendet werden. ·

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine ternäre Pb-Sn-Bi-, Pb-Cd-Bi-, Sn-Pb-Cd- oder Sn-Cd-Bi-Legierung verwendet wird.