Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschweißen von durch Fremderwärmung schwer verschweißbaren
Materialien, wie z. B. austenitischer Stahl und Reintitan, sowie ein nach diesem Verfahren hergestelltes
Rohrverbindungsstück.The invention relates to a method for welding parts that are difficult to weld due to external heating
Materials such as B. austenitic steel and pure titanium, as well as one produced by this process
Pipe connector.
In Anlagen für die Wiederaufarbeitung bestrahlter Kernbrennstoffe ist es oftmals notwendig, verfahrenstechnische
Apparate aus Titan in ein Rohrleitungssystem aus Edelstahl einzufügen. Aus sicherheitstechnischen
Gründen besteht bei solchen Anlagen oftmals die Auflage der Vollschweißung der gesamten Anlage.
Dabei hat es sich gezeigt, daß mit herkömmlichen Mitteln eine Schweißverbindung zwischen Titan und
Edelstahl außerordentlich schwierig zu verwirklichen ist Zu dem Zwecke des Zusammenfügens von schwer
verbindbaren Materialien ist das sogenannte Sprengplatieren bekannt. Dieses ist jedoch ein sehr aufwendiges
und teures Verfahren. Das dabei entstandene Rohrstück weist eine bauchige Verdickung auf, so daß nur ein
senkrechter Einbau des Rohrstückes in Frage kommt, um ein Stehenbleiben von Flüssigkehärückständen in
der Leitung zu vermeiden.In plants for the reprocessing of irradiated nuclear fuels, it is often necessary to process
Inserting apparatus made of titanium into a pipeline system made of stainless steel. For safety reasons
For reasons of this type, there is often a requirement for full welding of the entire system.
It has been shown that with conventional means a welded connection between titanium and
Stainless steel is extraordinarily difficult to make for the purpose of joining together
connectable materials is known as explosive plating. However, this is a very complex one
and expensive procedure. The resulting piece of pipe has a bulbous thickening, so that only one
vertical installation of the pipe section comes into question to prevent liquid residues from sticking in
to avoid the line.
Die vorliegende Erfindung hat nun zur Aufgabe, ein Verfahren zum Verschweißen von schwer verschweißbaren
Materialien, wie z.B. die Kombination Titan-Edelstahl, anzugeben, welches einfach und billig ist,
sowie ein nichtverformtes Rohrverbindungsstück erzeugt. The present invention has for its object a method for welding difficult to weld
Indicate materials, such as the combination of titanium and stainless steel, which is simple and cheap,
as well as a non-deformed pipe connector.
Gemäß der vorgeschlagenen Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen
Art dadurch gelöst, daß zunächst zwei Rohlinge aus den zu verschweißenden Materialien mittels Reibschweißung
zu einem Verbindungsstück verschweißt werden, welches anschließend mit dem jeweils zugehörigen
Materialende an die zu verbindenden Teile angeschweißt wird. Als besonders vorteilhafte Lösung
zur Herstellung einer Rohrverbindung schlägt die vorliegende Erfindung vor, daß mittels der Reibschweißung
zunächst zwei zylinderförmige Körper zusammengefügt werden, die anschließend z, B. durch eine
spanabhebende Bearbeitung ausgebohrt werden. Letztlich schlägt die Erfindung für ein Rohrverbindungsstück,
bestehend aus zwei mit ihren geometrischen Außen abmessungen einander entsprechenden Anschweißstükken
aus den zu verbindenden Materialien vor, eine Reibschweißnaht zwischen zu verbindenden Anschweißstücken
vorzusehen.According to the proposed invention, this object is achieved in a method as described at the outset
Art solved in that first two blanks from the materials to be welded by means of friction welding
be welded to a connector, which is then connected to the associated
Material end is welded to the parts to be connected. As a particularly advantageous solution
To produce a pipe connection, the present invention proposes that by means of friction welding
first two cylindrical bodies are joined together, which then, for example, by a
machining can be drilled out. Ultimately, the invention proposes for a pipe connector,
Consists of two weld-on pieces that correspond to one another with their geometric outer dimensions
from the materials to be connected, a friction weld seam between the weld-on pieces to be connected
to be provided.
ίο Das erfindungsgemäße Verfahren, sowie das nach
ihm hergestellte Verbindungsstück wird im folgenden anhand der Figur näher erläutert:ίο The inventive method, as well as after
The connecting piece made to him is explained in more detail below with reference to the figure:
Die zu verbindenden Titan- und Edelstahlstucke liegen in Form von runden Vollmaterialstäben 14 mmThe titanium and stainless steel pieces to be connected are in the form of round solid material rods 14 mm
is Durchmesser, 100 mm lang, vor, die vorher durch
spanabhebende Bearbeitung zur Vermeidung von Oberflächeneinflüssen auf genaues Maß gebracht
worden sind. Beide Teile werden mit den Stirnflächen aneinander gepreßt und in gegenläufiger Richtung in
Drehung versetzt (4 Tonnen Reibkraft, 3000 Umdrehungen pro Minute). Dabei ist es unerheblich, ob das eine
Werkstück fest eingespannt ist und nur das Gegenstück rotiert, oder ob beide gegenläufig rotieren. In kurzer
Zeit heizt die dabei entstehende Reibungswärme beide Werkstücke an der Verbindungsnaht bis zur Weißglut
auf. Nach Abstellen der rotierenden Bewegung werden beide Teile durch die Stauchkraft in Höhe von etwa 5
Tonnen miteinander verschweißt Das erfindungsgemäße Verfahren wird unter Atmosphäre durchgeführt, es
ist jedoch eine Verwendung von Inertgas möglich.is diameter, 100 mm long, before that before
Machining to avoid surface influences brought to the exact size
have been. Both parts are pressed against each other with the end faces and in opposite directions in
Rotation offset (4 tons of friction force, 3000 revolutions per minute). It is irrelevant whether the one
Workpiece is firmly clamped and only the counterpart rotates, or whether both rotate in opposite directions. In short
During this time, the resulting frictional heat heats both workpieces at the connection seam to the point of incandescence
on. After stopping the rotating movement, both parts are tightened by the upsetting force of about 5
Barrels welded to one another The method according to the invention is carried out under atmosphere, it
however, it is possible to use inert gas.
Durch eine spanabhebende Bearbeitung entsteht aus dem Rohling das aus der Figur ersichtliche Zwischenschweiß-
bzw. Verbindungsstück 4. Dieses Verbindungsstück 4 besteht aus den beiden Anschweißstücken 1 und
2, die aus den beiden miteinander zu verbindenden bzw. zu verschweißenden Materialien, wie z. B. austenitischer
Stahl und Reintitan bestehen. Diese beiden Anschweißstücke sind durch die Reibschweißnaht 3 miteinander
verschweißt, die nach den oben angegebenen Verfahrensschritten erzeugt wurden. Der Innenraum 5 des
rohrförmigen und hohlen Verbindungsstückes 4 wird nach der Reibverschweißung zweier Vollmaterialteile
durch ausbohren bzw. ausdrehen erzeugt. Mittels der konventionellen Schweißnähte 6 und 7 wird nun das
Verbindungsstück 4 in die zu verbindenden Leitungsendstücke 8 und 9 eingeschweißt, so daß eine
durchgehende vollständig verschweißte Rohrverbindung erzielt wird. Die Leitungsendstücke 8 und 9
bestehen dabei aus den verschiedenen Materialien, die schwer miteinander zu verbinden sind. Versuche haben
gezeigt, daß die Schweißverbindung sich als sehr standfest erwiesen hat, der Bruch bei einem Zugversuch
erfolgte im Titanteil des Prüflings, da Titan die geringere Zugfestigkeit gegenüber Edelstahl aufweist.By means of a machining process, the intermediate welding that can be seen in the figure is created from the blank.
or connecting piece 4. This connecting piece 4 consists of the two weld-on pieces 1 and
2, which consist of the two materials to be joined or welded together, such as. B. austenitic
Steel and pure titanium exist. These two weld-on pieces are connected to one another by the friction weld 3
welded, which were generated according to the process steps specified above. The interior 5 of the
tubular and hollow connecting piece 4 is after the friction welding of two solid material parts
generated by drilling or turning. Using the conventional welds 6 and 7, this is now possible
Connector 4 welded into the line end pieces to be connected 8 and 9, so that a
continuous fully welded pipe connection is achieved. The cable end pieces 8 and 9
consist of the different materials that are difficult to combine with each other. Have attempts
showed that the welded connection has proven to be very stable, the break in a tensile test
took place in the titanium part of the test piece, since titanium has a lower tensile strength than stainless steel.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß erstmalig die Herstellung
eines Einschweißverbindungsstückes ermöglicht wird, welches aus zwei schwer verschweißbaren Materialien
besteht, die auf konventionelle Weise nur schwierig zu verbinden sind. Damit wird die Möglichkeit eröffnet,
z. B. eine Wiederaufarbeitungsanlage für radioaktive Kernbrennstoffe voll zu verschweißen, bei gleichzeitiger
Verwendung verschiedener Materialien für die einzelnen Apparate und Behälter derselben. Damit wird
eine wesentliche Verbesserung der absoluten Dichtigkeit dieser Anlagen erzieltThe particular advantage of the method according to the invention is that, for the first time, the production
a weld-in connector is made possible, which is made of two difficult-to-weld materials
that are difficult to connect in a conventional way. This opens up the possibility of
z. B. to fully weld a reprocessing plant for radioactive nuclear fuel, while at the same time
Use of different materials for the individual apparatus and containers of the same. So that will
achieved a significant improvement in the absolute tightness of these systems
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings