DE1452842A1 - Verfahren zur Herstellung einer aus Schichten bestehenden Roehrenanordnung - Google Patents

Description

Patentanwälte DR.-ING. WALTER ABITZ "«53 DR. DIETER MORF ,

Mondän ppp- — ;--■- 9- Juli 1964

BBDKXLDS METALS COMPAHY

6601 West Broad Street, Henrico Oounty, Biohmond Post Office, Virginia, T.St.A.

VerfaJiren xar Herstellung einer aus Schichten bestehenden Röhrenanordnung

Die Erfindung besieht sich auf Schichtungen aus miteinander verbundenen und aufgeblasenen dünnen Scheiben, welche als Wärmetauscher und dergleichen verwendet werden können.

Zusammengesetzte Platten mit Durchführungen wurden bisher dadurch hergestellt, daß aneinander liegende Flächen von zwei oder mehreren aufeinanderliegenden Scheiben oder Folien aus verhältnismäßig weichen, Aluminium enthaltenden Metallen miteinander verbunden wurden· Sodann wurde in der Verbindungezone zwischen den swel Scheiben eine Rehrenanordnung oder ein Röhrenauster "aufgeblasen"· Durch diesen Vorgang wurde, eine

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Schichtung aus Metallfolien erzeugt, bei welcher die Röhrenanordnung zwischen den Pollen der Schichtung angeordnet war« Flüssiges oder gasförmiges Wärmetauschmittel wurde in der Röhrenanordnung der Schichtung umgewälzt, um den Wärmetauscher und seine Umgebung zu erhitzen oder zu kühlen. Gewöhnlich wurden verhältnismäßig weiche, Aluminium enthaltende Metalle oder Legierungen bei der Herstellung dieser Wärmetauscher verwendet.· Einige dieser verhältnismäßig weichen, Aluminium enthaltendeh Metalle oder Legierungen, welche bisher verwendet wurden, haben einen minimalen Aluminiumgehalt'in der Größenordnung von 99$· Aluminiumlegierungen der 1OOOer-Reihe, beispielsweise Aluminium« legierung 1100, wurden mit zufriedenstellenden Ergebnlesen ver*· wendet. Diese verhältnismäßig weichen Legierungen können "aufgeblasen¹¹ werden, um durch dieses Aufblasen der Schichtung mit Strömungsmitteln unter Drucken in der Größenordnung von 211 at (3000 psi.) das Röhrenmuster zu erzeugen.

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Wärmetauscher, welche aus diesen verhältnismäßig weichen Aluminiumlegierungen hergestellt sind, sind vom Standpunkt des Värmetauschee aus gesehen zufriedenstellend, wenn solche Wärmetauscher nicht verhältnismäßig schwere Belastungen oder Biegebeanspruchungen bei der normalen Verwendung aushalten müssen» Diese bekannten Wärmetauscher haben jedoch verhältnismäßig schwache Widerstandseigenschaften gegen Belastung und darüber hinaus treten bei den Herstellungsvorgängen dieser Wärmetauscher

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häufig bestimmte nachteilige Unvollkommenheiten auf. Weiter können die Rohrdurohführungen in den Wärmetausehern und die Verbindung «wischen den Seheiben der Schichtung lediglich Innere Frttf drucke von etwa 7«03 bis 35*2 at (100 bis 500 psi) aushalten.

Bei de&r Jetzigen Erfordernissen, daß Röhrenanordnungen Innendrucke -ron 42,2 at (600 psi) oder mehr und verhältnismäßig schwere Belastungen aushalten sollen, welche' Biege·» öder _

andere Belastungen bei der normalen Verwendung erzeugen» wurde es notwendig, Röhrenanordnungen aus festeren Materialien als bisher heraus teilen,, Solche Materialien sind beispielsweise Folien aus Aluminiumlegierungen der 2000er-, 3000er-, 5000er- und 600Oer-Reihe. Wenn solch® Legierungen bei der Herstellung von Röhrenanordnungen verwendet werden, so ergeben sich jedoch gewisse 'Probleme, welche bei Verwendung der weicheren Aluminium enthaltenden Materlallen nicht auftreten« Um eine ausreichende Bindung zwischen den härteren Aluminiumlegierungsfolien sra erzielen, wobei die Bindung eine Trennung der Folien unter auf ([ die Rollenanordnung angewandten inneren Prüfdrucken von mindestens kit,2 at (6'ÖO psi) verhindert, werden die Legierungen häufig durch'Bearbeitung soweit gehärtet, daß die Folien im wesentlichen unverfοrmbar worden„ Daher ergibt ein Versuch, die miteinander verbundenen Folien oder Scheiben zwischen geformten Stempel« durch Aufblättern der Folien voneinander

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aufzublasen, ein Aufreißen der Wände der Höhrenanordnung unter dem Druck"des Aufblasmittels. Wenn eine weichere oder besser verformbar© Legierung nicht verwendet werden kann, dann muß die Schichtung aus durch Bearbeitung gehärteter Legierung behandelt werden, um ihre Ausdehnungseigenschaften zu verbessern» wie nachfolgend näher beschrieben wird. Wenn jedoch die Legierungsfolien der Schichtung nach der Behandlung zu weich oder verarbeitbar werden„ dann tritt eine "Einschnürungs"-Schwierigkeit beim Aufblasen derselben auf, wie nachfolgend näher beschrieben wird, welche die aufgeblasene Röhrenanordnung fehler» haft und für,alle praktischen Zwecke unbrauchbar macht. Es hat sich auch herausgestellt, daß ein Aufblasdruck von zwischen etwa 562 und 1055 at (8000 bis 15000psi) erforderlich ist, um die miteinander verbundenen Folien aus durch Bearbeitung hart» barer Aluminiumlegierung voneinander zu trennen und die Folien durch Ausdehnung derselben in einen Formhohlraum zu verformen, wobei die Festigkeit der Verbindung und die Folienfestigkeit derart sind, daß die aufgeblasene Schichtung einen Innendruck von mindestens h2₉Z at (600 psi) aushält.

Daraus geht hervor, daß. sich vorliegende Erfindung mit der Herstellung von Höhrenanordnungen befaßt, welche aus miteinander verbundenen und aufgeblasenen Schichten bestehen und eine beträchtlich© Bslastung und lioh© Innendrucke aushalten kennen. Veiter befaßt sich, dl© Erfindung mit dor V©r-

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Wendung von härteren Aluminiumlegierungen ale sie bisher bei der Herstellung von geschichteten Röhrenanordnungen verwendet wurden und sie überwindet die durch die Verwendung solcher Legierungen bei der Herstellung von geschichteten Röhrenanordnungen entstehenden Probleme, wobei die Röhrenanordnung den oben beschriebenen Innendruck aushalten muß« Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit Verfahren zur Herstellung von Röhrenanordnungen aus einer Schichtung« welche mindestens eine durch Bearbeitung härtbare Aluminiumlegierung·* λ folie von derartiger Härte aufweist, daß die Folie ohne Zerreißen derselben im wesentlichen nicht verformbar ist, wobei eine stärkere Bindung zwischen den Folien erforderlich ist als bei ähnlichen, bisher hergestellten Anordnungen und wobei die Festigkeit der durch Bearbeitung härtbaren Aluminiumlegierungsfolie der Schichtung zusammen mit der festeren Bindung die Verwendung von beträchtlich höheren Aufblasdrucken bedingt als die bei Verwendung von weicheren Materialien erforderlichen Druckeο Veiter befaßt sich die Erfindung mit der Steuerung der Bindungsfestigkeit im Verhältnis zur Festigkeit der Aluminium« " legiorungsfolie und mit der Festigkeit der Legierungsfolie im Verhältnis zur Verformbarkeit der Folie, wodurch die Legierungen folie von einer anliegenden Folie der Schichtung abgelöst und durch Ausdehnung in einen anliegenden Formhohlraum ohne Zerreißen verformt werden kann, um eine Röhrenanordnung mit den oben erwähnten Festigkeitseigenschaften zu erzeugen. Die

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Steuerimg dieser Verhältnisse ist bei der Herstellung Von Röhrenanordnungen mit einer von unerwünschten "Einschnürungen¹¹ oder Verengungen in den Wandungen freien Röhrendurohführung von höchster Bedeutung.

Der hier verwendete Ausdrück "Einschnürung" bedeutet eine oder mehrere unerwünschte Verengungen in einem Röhrenntuster. Diese Verengungen oder "Einschnürungen" werden erzeugt, indan die Wände einer Röhre des Musters nach innen gebogen werden, und sie sind so beschaffen, daß sie nicht durch irgend ein praktisch zufriedenstellendes Verfahren entfernt werden können. Sie können beispielsweise nicht dadurch entfernt werden, daß die Aufblasdrucke des Aufblasmittels beim Herstellungsverfahren erhöht werden, da ein solcher Versuch der Beseitigung im allgemeinen ein Zerplatzen der Seitenwähde der Röhrenanordhungen ergibt.

Ss wurde festgestellt, daß "Einschnürungen" von bekannten Wärmetauschern und anderen Röhrenanordnungen gewöhnlich erzeugt wurden, wo entgegengesetzt bewegte Aufblasströmungen des Aufblasmittels gegeneinander in einer Weise konvergieren, daß sie eine irreversible scharfe Kurve oder eine nicht aufblasbare "Einschnürung" in einer derartigen Aufprallzone erzeugen. Verengungen werden auch häufig in einer Röhrendurchführung erzeugt, in welcher Aufblasmittel lediglich in einer

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ftiohtung ströat, und «war im Gegensatz zur Strömung in konvergierenden Richtungen. Diese letzteren Verengungen «erden fJLs "tote Enden" bezeichnet, da sie im allgemeinen •in weiteres Aufblasen der Schichtung verhindern.

Srfindunfsgemäe wird die Bildung von irreversiblen Biegungen oder Einschnürungen in einer aufgeblasenen Röhrenanordnung wesentlich Vermindert, indem eine Bewegung der Röhrenwände der Rtthrenanordnung in einer scharfen und spitawinkligen, sich vorwärtsbewegenden Keilform vor dem Aufblasmittel während des Aufblasvorganges bewirkt wird. Die Kellform schützt die Röhren» wände vorteilhaft sozusagen vor einem Umrollen durch das fortschreitende Aufblasmittel und verhindert so die Ausbildung von Verengungen oder Einschnürungen im aufgeblasenen Gegenstand· Die Dicke des Folienmaterials, die Härte der Legierung, die Höhe der Aufblasung, die Festigkeit der Verbindungezone und der Druck des Aufblasmittels werden derart gewählt, daß die Keilform vor dem Aufblasmittel erzeugt wird, und die sich vorwärts bewegende Keilform erzeugt eine fortschreitende Auf- i blätterung der Schichtung längs der Bahn eines Formhohlraums derart, daß irreversible Verbiegungen nach innen oder Verengungen vermieden werden. Bei bestimmten Ausbildungen des Formhohlraumes kann die Kellform mit einer gleichartigen ankommenden Keilform zusammentreffen, was die Erzeugung einer verhältnismäßig langen, weichen, wellen-ausbauchungsartigen reversiblen Form ergibt,

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welche durch den seitlich gerichteten Aufblasdruck dee Aufblasmittels ausgeheult wird . ohne daß irreversible Verbiegungen nach innen oder Verengungen in dem Röhrenrauster erzeugt werden.

Dementsprechend ist es ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers oder einer anderen Röhrenanordnung mit einen» oder mehreren der beschriebenen Merkmale zu schaffen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung und von Gegenständen, welche zur Erzeugung eines Wärmetauschers oder einer anderen Röhrenanordnung mit einem oder mehreren der beschriebenen Merkmale geeignet sind»

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Wärmetauschers mit einem oder mehreren der beschriebenen Merkmale.

Anhand der Figuren wird die Erfindung beispieleweise näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 eine sohematische Darstellung einer Vorrichtung und eines Verfahrens zur Durchführung der Erfindung,

Figur 2 eine Draufsicht auf einen typischen Wärmetauscher, welcher gemäß der Erfindung hergestellt ist,

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Figur 3 einen Schnitt durch einen aufgeblasenen Wärmetaueeher längs der Linien 3=3 in Figuren 2 und 4, wobei Teile der Formgebungsformen dargestellt sind,

Figur 4 einen Schnitt längs der Linie k-k in Figur 3 etwas oberhalb der unteren Folie der Schichtung,

Figur 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in Figur 4, wobei Teile der Formgebungsformen dargestellt sind,

Figur 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 in Figur k.

Figur 7 eine Vergrößerung des Teiles der Figur 3» welcher durch das in gestrichelten Linien gezeichnete Rechteck 7 bezeichnet ist,

Figur 8 eine Vergrößerung des Teiles der Figur St welcher durch das in gestrichelten Linien gezeichnete Rechteck 8 bezeichnet ist,

Figur 9 einen vergrößerten schematischen Schnitt durch eine für die Erfindung typische Wirkung gegeneinanderprallender Wellen, welche durch entgegengesetzt bewegte Auedehnungskeil· erzeugt wird und überall im Wärmetauscher auftreten kann, wie es willkürlich durch die Linie 9-9 in Figur 4 angedeutet ist«

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Figur 10 eine der Figur 9 ähnliche Ansicht, in welcher ein späterer Zustand der Wellenwirkung dargestellt ist,

Figur 11 eine den Figuren 8 und 9 ähnliche Ansicht, welche den Endzustand der Wirkung darstellt, Figur 12 einen Schnitt längs der Linie 12-12 in Figur 9, Figur 13 einen Schnitt längs der Linie 13-13 in Figur 9, Figur 1k einen Schnitt längs der Linie 14-1k in Figur 10,

Figur 15 dine der Figur 9 entsprechende scheiaatisch© Ansicht, in welcher jedoch eine typische Wirkung dargestellt 1st, die häufig bei einem Herstellungschritt einer bekannten Anordnung auftritt,

Figur 16 eine Ansicht, welche einen späteren Zustand der Wirkung gemäß Figur 15 darstellt,

Figur 17 eine Ansicht, welche die endgültige; irreversible Einschnürungswirkung gemäß Figur 15 darstellt,

Figuren 18 bis 20 den Figuren 15 bis 17 entsprechende Ansichten, in welchen eine andere Art einer gleichermaßen

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unerwünschten und irreversiblen Einschnürungswirkung bekannter Anordnungen dargestellt let,

Figur 21 «Ine der Figur 7 ähnliche Aneicht, in welcher ein anderes Aueführungsbeispiel dargestellt ist,

Figur 22 eine Sohrägansioht einer teilweise aufgeblasenen Schichtung, in weloher eine Fora der Verengung dargestellt ist, welohe durch die Erfindung vermieden wird.

Der in Figur 1 dargestellte Vorgang kann zur Ausfuhrung der Erfindung angewendet werden« Vie in Figur 1 dargestellt, wird unverkleldetes Blech aus durch Bearbeitung härtbarer Aluminiumlegierung im Ofen 30 trocken ausgeglüht. Eine Mehrzahl von Scheiben 32 von gfwünschter übergroßer Sohnittabmessung der Scheibenoberfläohe wird im Ofen durch Befestigung, Aufstapeln, ein Förderband und dergleichen gehalten, so daß die Soheiben ausreichend geglüht, gekühlt und in die DrahtbUrsten-Säuberungsvorriohtung 34 gegeben werden, in welcher eine Drahtbürstenwirkung oder eine andere Säuberungewirkung ausgeübt wird, um das Oxyd su beseitigen und möglicherweise die Oberfläche der Scheiben in gewünschter Welse aufzurauhen, wenigstens auf den Verbindungsselten der Scheiben.

Der Ausdruck "unverkleidet" wird auf eine Scheibe aus Aluminiumlegierung angewendet, welohe nicht mit einer Schicht von

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weicherem oder reinerem Äluminiuuiraaterial bedeckt oder verkleidet ist. Erfindungsgemäß können die verbundenen Seiten der äußeren Scheiben der Schichtung im wesentlichen "unverkleidet" sein.

Zwei oder mehrere dieser Scheiben können aufeinander gestapelt werden, wobei die unverkieideten Seiten aneinander liegen, wie bei 36 angedeutet, und können mit ihren vorderen Kanten aneinander befestigt werden, beispielsweise durch Punktschweißung bei 38, so daß diese Vorderkante in später zu beschreibende Walzen eingeführt werden kann. Weiter kann, wenn gewünscht, ein Band kO aus Punktschweißmaterial vorher auf eine der inneren Oberflächen einer der Scheiben gemalt werden, so daß ein Aufblasröhreneinlaß zwischen den Scheiben, wie bei der Stelle k-Q, erzeugt wird, welcher leicht durch ein Öffnungswerkzeug oder eine Aufblasnadel geöffnet werden kann.

Die Schichtungen 36 worden sodann in einem Ofen k2 angeordnet _t so daß sie auf eine geeignete Temperatur erhitzt werden können, um die gewünschte Festigkeit der Verbindung in der Verbindungszone zwischen den unverkieideten Seiten der Scheiben zu erzielen, wenn die Scheiben bei dieser Temperatur heiß gewalzt werden. Die erhitzt© Schichtung 36 wird sodann bei hk zwischen falzen 46 gewalzt„ wobei dia Walzwirkung reguliert wird, um eine Ab-

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flachung der Schichtung 36 zu erzeugen, welche eine angemessene Bindung der Scheiben gewährleistet.

Zur Verbindung von Scheiben einer gegebenen Aluminiumlegierung steuern die Heißwalztemperatur und der Prozentsatz der Abflachung die Bindungseigenschaften zwischen den Scheiben 32. Entsprechend werden diese Bedingungen während des Walzvorgang· in Übereinstimmung mit der Legierung der Scheiben gesteuert, um eine Bindung von ausreichender Festigkeit zu erzeugen und die gewünschte Aufblaswirkung zu erhalten, welche eine Ein- ^ schnürung vermeidet, wie vorher beschrieben. Xn dieser Hinsieht 1st die Festigkeit der erzielten Bindung geringer als die Festigkeit der Scheiben selbst. Die Bindung 1st jedoch fest genug, um beträchtliche Innendrücke aushalten zu können, beispielsweise denjenigen des wahrscheinlich bei der Verwendung der Schichtung als Wärmetauscher oder dergleichen anzuwendenden Wärmetauschmittels.

Die die Walzen 46 verlassende Schichtung wird zu einem zweiten Wulzensatz 50 geleitet und tritt zwecke weiterer Abflachung zwischen diesen hindurch. Die Temperatur der Schichtung ist beim Durchtreten zwischen den Walzen 50 etwas niedriger« Dia Abflachung der Dicke der Schichtung während des zweiten WaIsvorgangs ist geringer als die Abflachung bei der Durchführung zwischen den Walzen h6 und es tritt keine wesentlich·

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Änderung in den physikalischen Eigenschaften der Schichtung mit Ausnahme der Änderung in Dicke und Länge auf· Die Bindungsfestigkeit und andere Eigenschaften der Schichtung werden bei . der Durchführung durch die Walzen 50 nicht wesentlich verändert.

Die Schichtung 36 wird sodann gehärtet, wenn gewünscht, indem sie bearbeitet oder in den kalten Walzen 52 kaltgewalzt wird· Bei der Durchführung durch die kalten Walzen 52 kann die Schichtung auf eine endgültig gemessene Dicke abgeflacht werden. Das Kaltwalzen erzeugt eine Bearbeitungshärtung aus jedem Härtezustand, welchen die Schichtung nach der Durchführung durch die Waisen 50 besitzen kann.

Die Schichtung kann nun längs einer ihrer Kanten sweoka Aufblasen* geöffnet werden* Beispielsweise kann ein öffhungsstempel oder Werkzeug 5k in die Kante der Schichtung -gestoßen werden, wo das einen Anschlag bildende Schweißmaterial 40 vorher zwischen die Scheiben der Schichtung eingefügt wurde. Bei diesem Vorgang kann eine öffnung gebohrt werden, welche genügend groß ist, um später die Aufblasnadel 66 aufzunehmen Geeignete Bohr- und Nadeleinrichtungen sind bekannt und werden daher nicht weiter beschrieben.

Die Schichtung 36 kann auch beschnitten und sonst für den Aufblasvorgang fertiggemacht werden·

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Die Schiohtung 36 kann sodann in der entsprechend ausgebildeten Formanordnung 56 aufgeblasen werden, wobei die eine Fora 58 eine in wesentlichen ebene Oberfläche und die andere Fora 60 Nuten, Einziehungen oder Windungen 62 aufweist, welche in ihre Fläche eingeschnitten sind, um das früher in Verbindung mit der Schichtung beschriebene Röhrenmuster in der oberen Scheibe zu erzeugen, welches ausgebildet werden •oll.

Die Schichtung wird sodann durch die Nadel 66 unter Verwendung % eines Aufblase!ttele aufgeblasen, welches aus Öl, Wasser oder G_as bestehen kann. Wenn Wasser verwendet wird, kann dasselbe destilliertes Wasser sein, so daß jeder Wasserrest, welcher später nicht aus den Röhren abläuft, ohne Zurückbleiben eines wesentlichen Rückstandes abgedampft werden kann.

Das Aufblasniittel kann durch irgend eine geeignete Pumpe 68 eingepumpt werden, welche mit ihrem Einlaß 69 mit dem Strömungen!ttölbehälter 70 und mit ihrem Auslaß 71 mit der Nadel 66 verbunden ist_o Eine geeignete Meßeinrichtung oder automatische Steuereinrichtung oder dergleichen 72 kann vorgesehen werden, um die Einleitung und/oder den Druck des in die Schichtung eingeführten Aufblasmittels zu steuern» Eine Kolbenpumpe ist als Beispiel dargestellt worden, es kann aber natürlich jede Art von geeigneter Pumpe verwendet werden.

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Nach dem Aufblasen wird die aufgeblasene Schichtung aus der Form entfernt und das Aufblasmittel kann durch Ablaufen und/ oder durch Erhitzen und leichtes «Kochen entfernt werden. Geeignete bekannte zusätzliche Verfahren können angewendet werden, um die aufgeblasene Schichtung für die Verwendung als Kühlschrankverdampfer, als Erhitzer oder als Kühler irgend einer anderen Art vorzubereiten.

Bs ist klar_s daß bei dem oben beschriebenen Vorgang der zweite und dritt© erwähnte Walzvorgang ohne wesentliche Beeinflussung der beim ersten Walsvorgang in der Heißwaise erzielten Bindungen festigkeit in gewissem Ausmaß abgeändert werden kann_o Xn dieser Hinsicht kann der dritte oder Kaltwalzvorgang weggelassen werden oder der sweite Heißwalzvorgang kann weggelassen werden. Weiter kann der Betrag der Diekenabfiachung der Schichtung bei den Walzvorgänge» in Übereinstimmung mit den zu erzielenden Birxdungseigsnechaften abgeändert norden.

Di© IPestigksit der Bindung zwischen den Scheiben der Schichtung wird hauptsächlich durch die prozentuale Abflachung der Schichtdicke während des ersten Heißwalzvorganges bestimmt« Es hat sich herausgestellt, daß eine Abflachung von zwischen 50 und 60% bei diesem Walzvorgang erforderlich ist_e um ©ins Bindung mit minimaler Brauchbarkeit bei den erwähnten, durck Bearbeitung härtbaren Legierungen zu oraislea. Wie die prozentuale Abflachung zunimmt, so ninjfst auch die Bindungsfestigkeit st»_o Dia

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Bindungseigenschaften verschiedener Legierungen sind natürlich nicht die gleichen und entsprechend ändert sich die zur Erzielung einer gewünschten Bindung erforderliche prozentuale Abflachung mit der besonderen verwendeten Legierung«

Bei dem Arbeiten mit festeren Aluminiumlegierungen» beispieleweise mit der Legierung 3004-, ergibt die zur Erzielung einer ausreichenden Bindung zwischen den Scheiben einer Schichtung erforderliche Walzung und Abflachung oftmals eine Bearbeitungshärtung der Scheibenlegierung in einen im wesentlichen nicht % verformbaren Zustand, wie oben erwähnt. Erfindungsgemäß kann dieser Zustand gemildert werden, wenn er auftritt, ohne daß die Beziehung zwischen der Bindungsfestigkeit und der Scheibenfestigkeit zerstört wird* In dieser Hinsicht kann die Verformbarkeit der Aluminiumlegierungscheiben soweit erhöht werden, wie es nötig ist, um ein Aufblasen der Schichtung ohne Reißen der Scheiben zu ermöglichen, und gleichzeitig kann die Festigkeit der Scheiben größer gehalten werden als die Festigkeit der zwischen denselben bestehenden Bindung. Insbesondere hat sich herausgestellt, daß ein teilweises Glühen nach dem Walzvorgang, wenn es geeignet gesteuert wird, eine Schichtung er· zeugt, in welcher die Scheiben Ausdehnungseigenschaften besitzen, welche eine Verformung der Scheiben durch Ausdehnung in einen Formhohlraum unter dem Druck eines Aufblasmittels ermöglichen. Die Festigkeit der Scheiben 1st dabei derart,

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daß sie sich in der Bindungezone derart aufblättern, daß dio Wände einer Röhrendurchführung, welche durch, das vorschreitende Auf blastnittel gebildet werden, eine scharfe und spitzwinklige, sich vorwärtsbewegende Keilform vor dem Strömungsmittel bilden, welche im wesentliehen dazu dient, Einschnürungsschäden in der Röhrenanordnung zu verhindern. Bs wird bemerkt, daß der beschriebene Glühvorgang sich von dem gewöhnlichen Glühen zwischen üblichen Metallbearbeitungevorgängen unterscheidet, da der vorliegende Vorgang eine Steuerung des Temperzustandes der Metallscheibe in Beziehung

auf die Bindungsfestigkeit der Schichtung und andere Faktoren einschließt. '

Die Stärke des Glühens ändert sich natürlich mit den Eigenschaften der Schichtung und mit dar Abmessung der durch das Aufblasen der Schichtung &n erzielenden Röhrendurchführung* Es hat sich beispielsweise herausgestellt, daß das teilweise Glühen so durchgeführt werden muß, daß eine Ausdehnung des Blechs in d@r Größenordnung von 10 $ oder mehr ermöglicht wirdk \ienn Durchführungen mit einer Breite von 9,5% öhb (.3/8") und einer Höhe von 5»O8 mm (0,200") in einer Schichtung mit einer gemessenen Dicke von etwa 1,59 mm ,(1/16") nach dem Walzen erzeugt werden. Die folgende Tabelle gibt die Härten an, auf welche bestimmte, bei der Herstellung von Röhrenanordnungen mit den obigen Abmessungen verwendete Aluminiumlegierungen* erflndungsgemäß geglüht werden müssen, sowie die Längeriaus-

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/ft

dehnung der geglühten Schichtungen.

300%	H32
5005	HI2
5086	H38-H36
6061	Tk
2024	Tk

Härte K> Ausdehnung-1«59 mm (1 /16 " ) -Streiten

10 10

, 10-12 25

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Venn die Schichtung teilweise geglüht wird, wie oben geeehrie-Jbmtii dann dann das Blech in einen Formhohlraum ohne Reißen gedehnt werden und da die Festigkeit des Blechs größer gehalten wird als die Festigkeit der Bindung zwischen den Soheiben, wird eine Aufblätterung der Scheiben beim Aufblasen erzielt und eine nachteilige Einschnürung wird vermieden» Bs wird daher bemerkt, daß ein geeigneter Ausgleich zwischen den Feetigkelts- und Ausdehnungseigenschaften des Bleche und gleichzeitig eine geeignete Beziehung der Blechfestigkeit zur Bindungs feetigkeit eingehalten werden mußο

Die Auswahl einer bestimmten zu verwendenden Legierung wird hauptsächlich durch die formalen Erfordernisse der zu erzeugenden Röhrenanordnung bestimmt. Zn dieser Beziehung müssen die Scheiben der gewählten Legierung geeignet sein, daß sie heißgewalzt und in ihrer Dicke abgeflacht werden, um eine geeignete Bindung zu erzielen, welche den Innendruck-

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©rfordernissen der Anordnung- onne Auseinanderreißen der Scheiben des Gegenstandes standhalten. Gleichzeitig müssen die Scheiben der Schichtung, wenn nötig, teilweise auf eine Härte geglüht werden können, welche eine Ausdehnung des Bleche zu dem Ausmaß ermöglicht, xfelches nötig ist, um das Blech in einen Formhohlraum durch den Druck des ^ufblasmittels auszudehnen, welche jedoch die Festigkeit des Blechs nicht bis zu einer geringeren Festigkeit als diejenige der Bindung schwächt. ·"■--'

Die Aluminiumlegierung 3 OOk hat bestimmte Eigenschaften,

des welche eine vorteilhafte Ausführung/Aufblasvorganges gemäß der Erfindung ermöglichen, wenn die erzeugte Röhrenanordnung einen Innendruck von 42,2 at (600 psi) oder mehr aushalten soll.

Die Aluminiumlegierung 3004 hat im wesentlichen die folgende chemische Zusammensetzung: Silicium bis zu 0,30$, Eisen bis zu 0,7$, Kupfer bis zu 0,25$, Mangan 1,0 bis 1,5$, Magnesium 0f8 - 1,3/6. Zink bis zu 0,25$, andere Bestandteile bis zu jeweils 0,05$, bis zu 0,15$ insgesamt, als Rest Aluminium.

Wann Scheiben aus Aluminiumlegierung 3Ο0*ί· bei einer Temperatur oberhalb der Rekrietallisationstemperatur der Legierung heißgex/alzt werden und ihre Dicke um einen ausreichenden Betrag abgeflacht wird, um eine Bindung zwischen denselben zu ©r-

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zeugen, welche inneren Arbeitsdrücken von 42,2 at (6*00 psi) oder mehr nach dem Aufblasen der Schichtung zur Erzeugung einer Röhrenanordnung widerstehen kann, werden die Scheiben so stark gehärtet, daß eine Ausdehnung der Scheiben in einen Formhohlraum beim Aufblasen allgemein ein Zerreißen der Wände der zwischen den Scheiben gebildeten Röhrendurchführung ergibt. Wenn die Scheiben andererseits vollständig geglüht werden, um die Bearbeitungsaushärtwirkung zu beseitigen, so wird die Legierung im Vergleich zur Bindungsfestigkeit au weich und das Aufblasen kann nicht erfolgreich durchgeführt werden. Wenn die Schichtung jedoch teilweise auf etwa ein Viertel der Härte nach der Walzverbindung geglüht wird, so ermöglichen die Ausdehnungseigenschaften bei dieser Härte eine Ausdehnung der Scheiben ohne Reißen. Darüberhinaus wird die Festigkeit der Scheiben dadurch größer gehalten als die Bindung zwischen den Scheiben, wodurch die Schichtung den geeigneten Ausgleich zwischen Bindung, Ausdehnung und Härte besitzt, um ein Aufblättern der Scheiben zu ermöglichen und die Keilform und die nachfolgend beschriebene ¥ellenausbauchungswirkung zu t

erzeugen und dadurch die häufige Ausbildung von Einschnürungen bei bekannten Ausbildungen zu vermeiden«.

Ois folgenden Beispiele erläutern die Anwendung der Erfindung in bezug auf bestimmte Aluminiumlegierungen und ihre Anwendung bei der Herstellung von Röhrenanordnungen, welche einen Innen-

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druck von etwa 42,2 at (oOO psi) aushalten sollen»

Beispiel I

Zwei Scheiben aus 3,56 mm (O,14O inch) dicker Aluminiumlegierung 3004 wurden auf eine vorgegebene Rohgröße geschnitten und durch Drahtbürsten gesäubert, um Oxyde zu entfernen und die Oberflächen derselben aufzurauhen. Eine Oberfläche einor der saubaren Schaiben wurde dann mit einen Anschlag bildendem Schweißmaterial In einem Bereich bedruckt, um einen Einlaß zwischen den miteinander verbundenen Scheiben zu bilden, und die zx»ra± Scheiben wurden sodann zusammengelegt und auf eine Temperatur zwischen 482°-und 538°C (900° und 1000°P) erhitzt. Die Scheiben wurden sodann in einer 4-Hi-Heißwalze mit siiisr.Arbeitsweise von 45,72 esa (18 inches) Durchmesser heißgewalst* Dia Walstemperatur war wngefähr 493°C (920°P) und dio Schichtung wnrd© von einer Dicke von 7» 11 hhh (0,280") auf 1₉78 Kam (0,070") abgeflacht, x<ms einer Abflachung um 75$ entspricht ο Die Schichtung wurde sodann xiiaderuia in einer ssw®itesz Hoißxialse bei eisisr Tesapsrater von etwa 315»5°C (600 P) heißgewalzt j was aineai natürlichen Temperatur ab fall in der Schichtung swiachen den aufeinanderfolgenden Walzwerken entspricht* Di© zweite Heißwalze weist eine Arbeitswalze von 53 j 34 cm (21") Durchmesser auf und die Dicke der Schichtung wurde von 1_D78 mm (0,070") auf eine endgültige Dicke von 1,52 ram (0,060") abgeflacht, was einer Abflachung um 14,;

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«entspricht. Die Schichtung wurde sodann durch Walzen flach gelegt und auf 1/4 der Härte (H32) geglüht, indem sie über etwa eine halbe Stunde bei 315,5°C (600°F) erhitzt wurde,

■ um die Auedehnungseigenschaften der Schichtung zu verbessern· Die Schichtung wurde in eine vorgegebene Größe geschnitten pnd der Einlaß zwischen den Scheiben wurde geöffnet, um eine Aufblasnadel aufzunehmen. Die Schichtung wurde sodann •wischen Formteile gelegt, welche zur Erzielung einer zweiseitig ausgedehnten Anordnung geeignet waren, eine Aufblasnadel wurde eingeführt und die Form geschlossen. Eine Haltekraft von etwa 1524,07 Tonnen (1500 tone) wurde auf die Formteile ausgeübt, wobei diese Kraft die gesamte, im Inneren der Schichtung anzuwendende Ausdehnungskraft Übertrifft. Aufblasmittel wurde sodann bis zu einem Maximaldruck von 1054,6 at (i5000psi) eingeleitet, welcher Druck zur Trennung der Scheiben in der Verbindungsteile und siur Ausbildung der RShrenanordnung ausreichte. Die geformte Anordnung wurde sodann aus der Form entfernt, abgelassoc, auf die endgültige Abmessung beschnitten und cnti.'äasert. Die Ecb.renancrdnung zeigt© sich frei von nachteiligen Verengungor; und es vurde ein innerer Prüfdruck von übor 42,2 at (500 ρζί) auf die Anordnung angewendet, ohne daß airx Aufreißen der Vi'nde der Anordnung odoi- eine Trennung der Scheiben auftrat«, YHc ex-Kc-ugtcm Rchrendurehfülxrungen besaßen bei dieser Beispiel j.rjoseungon vcn 9i52 mi» (3/8¹¹) auf 5»08 ram (0_f2C0··;.

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«1

Beispiel II

Zwei 3,17 mm (0,125«) dicke Scheiben aus Aluminiumlegierung 3004 wurdon in der gleichen Weise wie im Beispiel I geschildert für das Walzen vorbereitet. Der Walzvorgang war bei diesem Beispiel in bezug auf die verwendeten Walzwerke und die Temperaturen der zwei Heißwalzendurchführungen der gleiche, wie er in Beispiel I beschrieben wurde_o Jedoch wurde bei der ersten Heißwalzendurchführung die Dicke der Schichtung von 6,35 «mn (0,250^H) auf 1_S79 mm (0,070^M) vermindert, was einer Abflachung um 72$ entspricht. Bei der zweiten Heißwalzendurchführung wurde die Schichtung von einer Dicke von 1,79 mm (0,070") auf eine endgültig gemessene Dicke von 1,52 rom £),060") abgeflacht, was einer Abflachung um 14,3% entspricht· Nach dem Walzen wurde die Schichtung auf 1/4 Härte (H32) gegeglüht und in der in Beispiel I geschilderten Weise aufgeblasen. Die so erzeugte aufgeblasene Röhrenanordnung zeigte offensichtlich keine unerwünschten Einschnürungen oder Verengungen. Es wurde jedoch bei Einleitung eines inneren Prüfdruckes festgestellt, daß die Bindung bei diesem Beispiel nicht so fest war wie die durch das in Beispiel I geschilderte Verfahren erzielte Bindung, obwohl die Anordnung einen Prüfdruck von 42„2 at (6OO psi) aushielt. Die erzeugten Röhrendurchführungen besaßen Abmessungen von 9,52 mm (3/8") auf 5,08 mm (0,200").

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Beispiel III .

Zwei Scheiben aus 3,117 mm (0,125") dicker Aluminiumlegierung 3OO4 wurden wie in don Beispielen X und II für das Walzen vorbereitet» Die Schichtung wurde sodann in der ersten Heißwalze gemäß Beispiel I bei der gleichen Temperatur gewalzt. Die Abflachung der Schichtung im ersten Walzwerk erfolgte von einer Dicke von 6,35 nun (0,250^M) auf 2,29 mm (0,090^w), was einer Abflachung um 64$ entspricht« Im zweiten Heißwalz*» work wurde die Schichtung bei der in Figur 1 beschriebenen Temperatur von 2,29 mm (o,090ⁿ) auf 1,65 mm (O,O65^M) abgeflacht, was einer Abflachung um 30$ entspricht. Die Schichtung wurde sodann durch eine Kaltwalze bei Zimtnertemperatur geleitet, welche eine Arbeitswalze mit einem Durchmesser von 53(3^ cm (21") besaß. Die Schichtung wurde in der Kaltwalze von einer Dicke von 1,65 mm (O,O65") auf eine endgültig gemoaaeao Dicke von 1,52 mm (0,060^M) abgeflacht, was einer Abflachung um 10$ entspricht» Die Schichtung wurde sodann auf \/h Härte (H32) geglüht und in der in den Beispielen I |

und .TE beschriebenen Art aufgeblasen. Der aufgeblasene Gegenstand seigt© keine Einschnürungen oder Verengungen und bei Einleitung eines inneren Prüfdruckee hielt er einen Druck von übor 42,2 at (600 psi) aus. Die erzeugten Röhrendurchführungen besaßen Abmessungen von 9,52 mm (3/8") auf 5,08 mm (0,200^M).

Der Betrag der Abflachung bei dem ersten Heißwalzvorgang in

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^R-⁵³²⁵⁷ _% 1^52842

1^52

Beispiel III war beträchtlich geringer als derjenige in den Beispielen I und II, um die Belastung auf dem Walzwerk zu vermindern. Es wird jedoch bemerkt, daß der Betrag der Abflachung beim zweiten Heißwalzvorgang beträchtlich über die Betrag· der gleichen Walzvorgänge in den Beispielen I und II erhöht wurde und daß die Ge samt abflachung während der Heißwalzdurchführungen in Beispiel III, nämlich 7**$, mit der Abflachung während der ersten Heißwalzdurchführung in den Beispielen I und II gut übereinstimmt»

Es wird angenommen, daß die Vorteile der vorliegenden Erfindung durch Betrachtung bekannter Verfahren zur Herstellung von Röhrenanordnungen und die Ursachen der häufig bei der Verwendung der bekannten Verfahren auftretenden Einschnürungen besser verständlich werden. Figuren 15 bis 22 zeigen daher die Art, in welcher irreversible Biegungen oder Einschnürungen beim Aufblasen von Schichtungen gemäß diesen bekannten Verfahren gebildet werden.

Figuren 15» 16 und 17 zeigen die Art der Wirkung, welche bei bekannten Herstellungsvorgängen stattfindet, bei denen eine große Neigung zur Erzeugung einer irreversiblen Einschnürung in den Röhren der Schichtung besteht, wobei die Einschnürung nicht durch das Aufblasmittel ohne Aufreißen der Seitenwände der Schichtung aufgeblasen werden kann«

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Bei den bekannten Einrichtungen, wie in den Figuren 15-17 dargestellt, bewirken die großen Winkel 132A und 134A der Vltnde 1200 und 120D, wie in Figur 15 angegeben, eine der- ' artige gegenseitige Annäherung der geneigten Vände 120C und 12QD, daß bein Aufeinandertreffen derselben bei 120B und 120F, .Figur 17, die an dieser Stelle erzeugte Krümmung der Wand eine Vandauedehnung erseugt hat, welche so lang und weitgehend Mi§t, daß dor Aufblasdruck die Krümmung nicht in eine gerade Lage BurÜokdrUcken kann. Die rundgekrümmte Wand 120E, .120F iet soviel länger als die geradwandige Auebildung, daß es " für das Aufblasmittel unmöglich ist, die Vand 120E, 120F gerade zu strecken oder zusammenzuziehen· Der Aufblasdruck kann die Vand 120E, 120F nicht in geradlinige Lage zusaramen- «iehen, wie aus Figur 17 zu entnehmen ist. Die irreversible einschnürung bei 120E, 120F wurde für dauernd ausgebildet und kann nicht mehr nach außen geblasen werden_D So wird eine unerwünschte Einschnürung in der Röhre erzeugt.

BIe in den Figuren 18 bis 20 erzeugte Einschnürungsausbildung * ist der in den Figuren 15 bis 17 dargestellten ähnlich. In diesem Fall werden umgekehrte Biegungen 120 G und 120H beim Näherkommen der Vände der Röhre erzeugt, wie in den Figuren und 19 gezeigte Die sich ergebende Einschnürung ist nahezu kreisförmig, wie bei 1201 in Figur 20 gezeigt, wo der Aufblas- ' druck in hoffnungsloser V₈ise ungeeignet ist, die Einschnürung 120Z nach außen in eine gerade Linie aufzublasen.

R-53 Z57

Figur 22 zeigt eine weitere Form einer bei bekannten Herstellungen verfahren erzeugten Einschnürung. Hierbei wird eine aus Scheiben

130 und 131 bestehende Schichtung zwischen Formteile gelegt, um die Scheibe I30 in einen Formhohlraum im anliegenden Formteil aufzublasen. Bei diesem Beispiel erstreckt sich die beabsichtigte Röhrenbahn von einer Kante der Schichtung nach innen, wie durch die Bezugszahl 132 angezeigt. Eine solche Bahn kann, von der Art sein oder nicht, bei welcher Aufblasmittel einen gegebenen Punkt von entgegengesetzten Richtungen erreichen kann« In jedem Fall ist die bei diesem Beispiel gebildete Einschnürung ein "totes Ende", welches auftritt, bevor die Anordnung voll aufgeblasen ist, und weiteres Aufblasen verhindert. Hierbei ist die Festigkeit der Bindung zwischen den Scheiben 130 und

131 größer als die Festigkeit der Scheibe I30, wodurch eine scharfe Krümmung der Wand 133 der teilweisen Röhrenausbildung in den Formhohlraum durch Einwirkung der Kraft des Aufblasmittels und die Erzeugung einer Verengung bewirkt wird, welche ein Aufblasen der Schichtung verhindert. Durch die Anwendung der vorliegenden Erfindung wird ein derartiges ⁿtotes Ende" durch die beschriebene Keilform verhindert, wodurch sich die Scheiben der Schichtung fortschreitend längs der Röhrenbahn aufblättern, so daß die fortschreitende Wand der Röhrenbahn während der Aufblasung der Schichtung leicht geneigt ist.

Erfindungsgemäß wird eine Bewegung der Röhrenwände vor den AufblasetrOmen durch eine Vorwärtsbewegung von Keilformen

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in soharfen und spitzen Wink·In bewirkt. ¥*nn daher entgegen gesetzt bewegt· Aufblasströmungen gegeneinander stoßen, so nähern sich diese Keile gegenseitig mit ihren scharfen Xanten gegeneinander. Venn diese soharfen Kanten einander in einer

Aufprallzone treffen, so erzeugen sie eine verhältnismäßig

lange, weiche, wellenausbauohungsartige, reversible Font in der Röhrenwand, welche so. geartet ist, daß der eeitliöh ge« riohtete Aufblasdruck eine gerade Streckung der Röhrenwand ergibt. Diese Keil· erzeugen daher nicht die irreversible

scharfe Krümmung oder Einschnürung wie bei bekannten Sin- f

richtungen.

Die Festigkeit der Bindungszone, die Festigkeit der Röhrenwand, die Verformbarkeit des Bleche und die Höhe der Auf» blasung werden durch den Binde-, Glüh» und Aufblasvorgang. gemäß der Erfindung, wie oben beschrieben, aufeinander abgestimmt, um die scharfen und spitzwinkligen Xeilforaen zu erzeugen, welche sieh derart einander nähern, daß diese weiche, wellenausbauchungsartige, reversible Fora gebildet

.1 %

Die verhältnismäßig lange, welche, wellenausbauchungsartige, reversible Form der Röhrenwand, wie oben beschrieb·*, kann lediglich aus praktischen Gründen und zur Irläuterung mit der langen, weichen, wellenartigen, reversiblen Form einer Einzelwellenbewegung oder Schwingung in einer gespannt·»

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' ·· ' * ■' ■ ■ Seite oder einen g· spann tun Kabel, verglichen werden, ve lohe . ,:' sieh awisohen zwei fetten Ifciterstutsungspuafctsn eretr#ok*». In einem soloken Kabel, erasugt ein· aerkliohe Bewegung »der -Schwingung in der Mitte der Strecke nacft einer Seite nut* eine unendlich kleine Ausdehnung in der Länge des Kabel»» welche Ausdehnung reversibel ist« Daa Κα*·1kann in der Mitte nit beträohtlioh*r Aaplitudf eehviiigea oder *u Seite bewegt werden und deoh in seine geradlinige Lege aurückg»- braoht werden, solange die erseugte Kurve eine lange* weiche, wellenartige, reversible Fora aufweist»

Sine ähnliche Wirkung findet in der Seitenwand der Röhren*or» erfindungsgenäO statt und diese Seitenwand kann in ähnlicher Weise in ihren ursprünglichen Zustand »urüokversetzt werden«

Figuren 2 bis 14 aeigen einen typischen geschichteten oder Lamellenwäreietausoher, welcher nach de« Verfahren gealül Figur hergestellt werden kann· Veiter ieigen die Figuren 2 »is I*» ^ die oben erwähnte Xeilfem, durch welche das Aufblasen ohne Iraeugung τοη linsohnürungen der erwähnte» Art ersielt wird·

■ * J

Is werde» sur AbkUrsuag der Besehreibung bestimmte, Riehtungea angebend· Bigensehaftsvurter verwendet, wie oberer, unterer, seitwärts geriahtet usw.« es ist Jedeeh klar, daü eolehe be« sehreibeade ligensehaftswörte* lediglich «ur praktisekerea BesehreiWs« »n* niekt ^iske Si»selMräaku»# der l*f iad»*g

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■«·■■

auf die besonderen beschriebenen Richtungen verwendet werden» da die Erfindung auch angewendet werden kann, wenn die Teile in anderen Richtungen liegen·

9w«,e1cmä0if wird manchmal eine der Scheiben 32 in den Figuren 2, bis 1k al« 32A.uftd die andere als 32B bezeichnet. Die in den Figuren 2 bie ik gezeigte Schichtung entepricht der Schichtung: 36 in Figur V. Die obere Form 60 der Figuren 2 bis Ik kann die gleiche «ein wie die Form 60 in Figur 1, während die untere Fora 38 der Figuren 2 bie 14 der Form 58 in Figur 1 f entsprechen kann· Ih den Figuren 2 bis 1k werden die Vorgänge dargestellt, welche bei dem in Figur 1 bei 56 dargestellten Aufblasen stattfinden.

In den Figuren 2 bis i4 ist eine Einlaßdurchführung 80 die Durchführungt welche durch das Werkzeug 5¹* und die Aufblasnadel 66 in Figur 1 erzeugt wurde. Das Ende der Durchführung kann mit einer Sammelröhre 82 verbunden werden, welche wiederum mit abgezweigten Röhren 84 verbunden ist, die ihrerseits an den anderen Enden mit einer weiteren Sammelröhre 86 verbunden sind. Dadurch wird eine zweischichtige Schichtung mit einer Röhrenanordnung oder Verzweigung oder einem Muster erzeugt, welche nur als typisch dargestellt ist und auch jede andere gewünschte Form besitzen kann und welche durch den Aufblasvorgang 56 in Figur 1 hergestellt werden kann.

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Bestimmte Teile in Figur 1 sind mit Bezugszeichen versehen« welche in den Figuren 2 bis 14 mit nachfolgenden großen Buchstaben wieder verwendet sind und diese Bezeichnungen sollen -angeben, daß die Teile gleich oder ähnlich sind.

Der die .Sammelröhre 86, Figuren h und 6, bildende Formteil ist in Figur 6 mit 62A bezeichnet» Dieser Teil kann mit

«
einer Reihe von Luftableitungen 88, 90 verbunden sein, um das Entweichen jeglicher eingeschlossenen Luft zwischen der oberen Scheibe 32A und der Form 60 zu ermöglichene

Wenn gewünscht, können die Sammelröhren 82 und 86 die gleiche Querschnittsausbildung wie die Durchführungen 84 besitzen, obwohl es klar ist, daß jede einzelne und alle Durchführungen verschiedene Höhen, Krümmungen usw. je nach Wunsch besitzen können.

Es können in den Scheiben 32A und 32B der Schichtung 36 außerhalb des Röhrenmusters öffnungen 9I, Figur 2, hergestellt werden. Diese Öffnungen 91 können nicht gezeigte Festlegstiften, beispielsweise an der Form 58, aufnehmen, um die Schichtung 36 auf der Form richtig anzuordnen. Die Öffnungen können auch verwendet werden, um die Scheiben oder Schichtungen in den Öfen aufzuhängen uswo

-32

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Figur 7 zeigt einen vergrößerten Querschnitt, welcher für die Durchführungen, wie die Sammelrohren 82 und 86 oder die ,Durchführungen 84, typisch ist und er wird insbesondere ale Vergrößerung des Rechtecks 7 in Figur 3 angegeben.

Zn Figur 7 kann der Abstand 92 9*52 mm (O,375^N) betragen. Der Radius 94 kann 3,17 mm (.0,125") und der Abstand 96 kann 3,17 ma (0,125") betragen. Die nach unten konkav· Krümmung kann in eine andere, nach oben konkave Krümmung 100 übergehen, welche einen Radius 102 aufweist, der ebenfalls 3t¹7 m (O,125ⁿ) lang sein kann. Das Übergehen der Krümmungen 98 und 100 kann im wesentlichen in der Mitte zwischen dee Gipfel 104 und der untersten Ebene 106 der Form 60 stattfinden.

Die durch die Krümmungen mit den Radien 94 und 102 erzeugte kontinuierliche Krümmung ist,so ausgebildet» daß sie jede scharfe Biegung in dor Form und in den Durchführungen verhindert und dadurch ein Aufreißen längs der Kanten der Röhren zu verhindern sucht« .

Die kontinuierliche und umgekehrte Krümmung, wie sie in Figur dargestellt ist, trägt auch dazu bei, eine Einschnürung bein Aufblasen zu verhindern.

Die Form der Einlaßdurchführung 80 ist derart, daß sie durch

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ein verhältnismäßig einfaches Werkzeug 5$ erzeugt werden kann und eine Nadel der allgemein gleichen Form mit festem . ^J Sitz aufnehmen kann, wenn dieselbe in die Öffnung 80 ein- . { geführt und eingekeilt wird· . . «·.

Zn Figur 8 kann der Abstand 108 9,52 mm (0,375") betragen. , , Der Abstand 110 kami 1,57 mm (0,062«·) betragen.' Der Winkel 112 kann 45° sein und die kleinen Krümmungen 11 ft können einen Radius von 0,79 mm (θ,03I") aufweisen, .

Beim Aufblasen der Röhrenmuster der hler beschriebenen Wärmetauscher sowohl nach einem bekannten als auoh nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Aufblasmittel in verschiedenen Richtungen strömen, während es die Durchführungen in der Schichtung aufbläst. In Anbetracht dar· gewundenen Ausbildung der allgemein verwendeten Durchführungsanordnung ist es nahezu sicher, daß das Aufblasmittel beim Aufblasen der Schichtung hin und her strömt und Arme bildet, welche sich unter Umständen in entgegengesetzten Richtungen einander nähern, um "Aufprailstöße" zu bilden, wie es in dejn Figuren 9 bis 20 dargestellt ist«

Bs ist jedoch nicht immer sieher, wo derartige Arm· solch· /' j Aufprallstöße erzeugen» da dies weitgehend von den zufälligen Geschwindigkeiten des Aufblasmittel», der jeweiligen ^rÖJamuu« an den verschiedenen Stellen und vielen anderen Faktoren ab· _:

90 alt

tt. ΊΟ(Α·γ vord· «ine Querschnittslinie 9-9 in Figur 4 uöd Ifillkürlich gewählt, um eine mögliche Stelle

eblchen Aiafpralletoßee anzugeben*

'-ν¹ V.A '■■ . " .-·■.

■<5'^f . ■;· t ν ■; .,··- ...■■··■·

Pigttren g. bti i4 Beigen die rerhältniemäßig langen, weichen, &*«lAehbauehartigea reversiblen Formen gemäß der Erfindung in 4er Rehremrand 120, welche lediglich zur zweckmäßigen ErlSuterung mit der langen, weichen, wellenartigen reversiblen fora eliier ftinzelwellenbewegung in einer gespannten Seite oder eine* Kabel verglichen wurden, welche sich zwischen ■wei festen Unterstutzungepunkten erstrecken. Die Röhrenwand 20 ί in Figur 9 kann ebenfalle wie ein Kabel betrachtet werden und die eit 122 und 124 bezeichneten Stellen können als die Unterstützungepunkte des Kabels betrachtet werden. Figur 9 zeigt die Aufblaskeil· 126 bei ihrer gegenseitigen Annäherung, während sie sieh jedoch noch nicht ganz getroffen haben. Diese Keile werden durch die entgegengesetzt bewegten Aufblasmittelströmungen erzeugt, welche durch die Pfeile 128 und 130 angedeutet sind. Wenn sich die Keile 126 durch leichte Bewegung { gegeneinander an der Querschnittslinie 13-13 treffen, dann wird die Ähnlichkeit mit dem gespannten Kabel im wesentlichen genau· Zu diesem Zeitpunkt besteht ein scharfer und spitzer Winkel 132, welcher gegen einen weiteren, ankommenden scharfen und.spitzen Winkel 134 trifft, die die Keile 126 bilden und dadurch die verhältnismäßig lange, weiche, wellenbauchartige,. reversible Form erzeugen, die den Aufblasdruck mit seitlicher

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Komponente ergibt, welcher längs dem Pfeil I36 ausgeübt wird. Der durch den Pfeil 136 angegebene Aufblasdruck drückt die Röhrenwand 120 nach oben, wie bei 120A in Figur 10 angegeben, und richtet die Wand 120 schließlich im wesentlichen waagrecht auf, wie bei 120B in Figur 11 angegeben« Infolge der lang hingezogenen Krümmung längs der Wand 120 der Röhre, welche im Anfangszustand in Figur 9 gezeigt ist, drückt die Kraft gemäß dem Pfeil 136 die Wand leicht nach oben und richtet dieselbe mit einer starken Keilwirkung auf· Es tritt praktisch keine Kontraktion der Wand 120 auf, welche etwa nötig wäre, um dieselbe nach oben zu drücken, da die Länge der Wand 120 in Figur 9 nur vernachlässigbar länger ist als die Länge der Wand in den Figuren 10 und 11, und zwar infolge der langen weichen Form der Kurve. Die sanft verjüngte Keilform ergibt sich aus der Steuerung der Bindungsfestigkeit im Verhältnis zur Biegefestigkeit der Scheiben, wie oben beschrieben«

Figur 21 zeigt eine weitere Ausbildung des Querschnitts der erfindungsgemäß herzustellenden Röhrenanordnung. Die Formen 6OA und 58A sind im wesentlichen den in Verbindung mit den Figuren 1 bis 14 gezeigten Formen gleiche Die Höhe 96A, welche der Höhe 96 in Figur 7 entspricht, ist jedoch nur 1,57 nun (0,062"). Die Länge 92A ist 8,7313 mm (θ,34375"). Der Radius 94a, welcher dem Radius 94 in Figur 7 entspricht, ist 4,76 ram (3/I6") lang» Der Radius 102A der umgekehrten Biegung oder

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Kurve 10OA ist ebenfalls 4,76 mm (3/16") lang· Die umgekehrten Biegungen treffen sich im wesentlichen halbwegs zwischen dem · ' untersten und obersten Teil der Unterfläche der Form 60A. Diese Ausbildung kann verwendet werden, wenn die Fläche der Röhr« nicht so groß sein muß wie beim anderen Ausführungebeispiel. Die Scheiben können aus dem gleichen Material und von der gleichen Dicke sein wie die Scheiben 33 in Figur 1. Diese Art der Ausbildung kann auch für einen Einlaß und anstelle von Figur 8 verwendet werden, wenn gewünscht,

Somit schafft die Erfindung ein außerordentlich zufrieden» stellendes Verfahren zur Herstellung von aufgeblasenen Röhren» anordnungen aus Schichtungen von verhältnismäßig harten Aluminiumlegierungen, welche Röhrenanordnungen', insbesondere Wärmetauscheranordnungen, vorteilhaft wesentlich höhere inner« Arbeitsdrucke aushalten können als ähnliche, bisher hergestellte Anordnungen. Insbesondere können durch Aufrechterhaltung eines geeigneten Gleichgewichts zwischen Bindungsfestigkeit und Scheibenfestigkeit und gleichzeitig zwischen Scheibenfestigkeit und Scheibenverformbarkeit Röhrendurchführungen durch das vorschreitende Aufblasmittel ohne Auf- ι

« ■

treten einer steilen, nahezu rechtwinkligen Anordnung swisehen den Röhrenwandungen gebildet werden, welche ein fortschreitend·· Aufblättern der Scheiben verhindern oder eine Einschnürung zwischen sich in entgegengesetzter Richtung nähernden Auf-

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-. ■■; · ■-■■- V ■■'.:. - - ..:■ '-blasmitteletrbmungen erzeugen würden» In dieser Hinsioht werden die Röhrenwände sehr vorteilhaft in einer scharfen ' '' · spitzwinkligen Lage beim Aufblasen'gehalten, und zwar infolg· _: der oban erwähnten geeigneten Gleichgewichte, welche durch . ; Bindungs- und Glühvorgänge vor dem Aufblasen erzielt werden. ·

Es ist zwar in der vorliegenden Beschreibung beträchtliche· . Gewicht auf die Tatsache gelegt worden» daß die Schichtung aus zwei oder mehreren Scheiben der gleichen Legierung oder aus z\tq1 oder mehreren Scheiben mit der anfänglich gleichen Dicke besteht, es ist jedoch klar, daß die Schichtung auch au· Scheiben von verschiedenen Legierungen oder verschiedenen Metallen bestehen kann, solange die gewünschte Bindung zwischen den Scheiben erzielt werden kann, um ein Aufblättern derselben vor der Keilform beim Aufblasen zu erzielen, und vorausgesetzt, daß das richtige Gleichgewicht zwischen Scheibenfestigkeit und Verformbarkeit aufrechterhalten werden kann. Veiter ist es klar, daß sich nur eine Scheibe einer Schichtung in einen Forahohlraum in bezug auf die anliegende Scheibe ausdehnen muß und daß sich jede Scheibe in bezug auf die andere Scheibe in einen anliegenden Formhohlräum ausdehnen kann. ^;

Claims (1)

1. Patentansprüche

   ■τ . . '

   1. Verfahren but Herstellung einer geschichteten Röhrenan- i Ordnung ait einer Röhrendurchführung, welche dadurch hergestellt wird, daß zwei Scheiben miteinander verbunden werden, ü» eine Bindungszone zwischen denselben auszubilden, und danach diese Scheiben durch Einleitung eines

   Ströorangsttittele zwischen dieselben unter Druck voneinander getrennt werden» um mindestens eine der Scheiben in einen ein RÖhrenftiuster bildenden Pormhohlraum, welcher die gewünschte Durchführungeanordnung aufweist, auszudehnen, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüberliegende Oberflächen der zwei Scheiben, von welchen mindestens eine aus durch Bearbeitung härtbarer Aluminiumlegierung besteht, in einer zwischen denselben liegenden Bindungszone verbunden werden und diese Bindung gesteuert wird, um in dieser Zone ein Bindung mit geringerer Festigkeit als die Festigkeit der genannten einen Scheibe zu erzeugen, jedoch noch von solcher Festigkeit, daß sich die Scheiben bei normaler Verwendung der Schichtung nicht voneinander trennen, daß die Scheiben zwischen dia Teile einer Formanordnung gelegt werden, wobei mindestens einer der Formteile einen ein Röhrenmuster bildenden Formhohlraum besitzt, welcher die gewünschte Durchführungsanordnung aufweist, und die

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   Jg)

   eine Scheibe an den einen Formteil gelegt wird, daß ein Aufblasmittel unter Druck zwischen die Scheiben eingeführt wird, um die Scheiben längs der Bindungszone voneinander zu trennen und die eine Scheibe in den das Röhrenmuster bildenden Pormhohlraum des einen Fonnteiles auszudehnen, wobei Festigkeit und Ausdehnungseigenschaften der einen Scheibe im 'Verhältnis zur Festig» keit der Bindung so gewählt werden, daß die Scheiben bei der Trennung eine scharfe spitzwinklige, vorwärtsbewegte Keilform vor dem Aufblasmittel bilden, um im wesentlichen die Ausbildung von Verengungen in dor einen Scheibe beim Aufblasen zu vermeiden«

   · Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Scheiben aus Aluminiumlegierung bestehen.

   3c Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindung erzeugt wird, indem die Scheiben miteinander gewalzt werdenο

   ko Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindung erzeugt wird^ indem die mit den Vorderseiten aneinanderliegenden Scheiben bei einer Tsmporatur oberhalb der Rokristaliieatioristanperatur de:,¹ Legierung der genannten einen Scheibe hoii; ge waist werden und die prozentuale Ab-

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   flachung dieser einen Scheibe gesteuert wird.

   5ο Verfahren nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß das Heißwalzen unter einem ausreichenden Druck durchgeführt wird, um die Gesamtdicke der Scheiben um mindestens 5056 zu vermindern.

   6, Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Festigkeit der Bindung derart ist, daß sich die Scheiben bei Einleitung von ^

   Strömungsmittel zwischen dieselben in die erhaltene Röhrendurchführung bei einem Druck von mindestens 42,2 at

   (600 psi) in einer 9*52 mm (3/8") breiten Durchführung nicht trennen.

   7· Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben nach der Bindung teilweise geglüht werden, um die genannte eine Scheibe in den Formhohlraum, welcher die gewünschte Durchführungsanordnung bildet, ohne Reißen der Scheibe ausdehnbar zu oachen und trotzdem die Festigkeit dieser einen Scheibe größer zu halten als die Bindungsfestigkeit.

   8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben nach der Bindung vor dem Glühen kalt bearbeitet werden.

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   9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben βο stark kalt bearbeitet werden, daß mindesten· eine Scheibe in einen im wesentlichen für Aufblaszwecke nicht verformbaren Zustand bearbeitungsgehärtet wird.

   E|Q.Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindung durch Heißwalzen und durch eine Ausführung der Kaltbearbeitung erzeugt wird» indem bei einer Temperatur unterhalb der Heißwalztemperatur und unter einem Druck ge* walzt wird, um die Scheiben auf eine endgültig gemessene Dicke von etwa 25$ der ursprünglichen Dicke der Scheiben vor dem Heißwalzen abzuflachen.

   11» Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche» dadurch ' gekennzeichnet, daß die Schichtung eine Dicke in der Größenordnung von 1,02 mm (θ,θ4θ inch) bie 1,79 ram (0,070 inch) in der gebundenen Zone aufweist.

   12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die endgültige maximale Röhrenhöhe in der genannten einen Scheibe der Schichtung etwa 3,17 mm (0,125 inch) beträgt.

   13* Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumlegierung Aluminium 3004 ist.

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   lit· Verfahren nach Anspruch h oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß beide Scheiben aus Aluminium 3004 bestehen und die Gesaatabflaehung beim Heißwalzen etwa 70 bis 75$ beträgt·

   15· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erforderliche Strömungsmitteldruck, um die Scheiben leicht voneinander zu trennen und das Röhrenmuater aus-Bubilden, größer als 351 at (5000 psi) und kleiner al· \kO6 at (20 000 psi) ist.

   16· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erforderliche Strömungsmitteldruck, um die Scheiben leicht voneinander zu trennen und das Röhrenmuster aus- ". .· xubilden, im Bereich von etwa 562 at (8000 psi) bis etwa * 1055 at (15 000 psi) liegt.

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