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Verfahren zur Herstellung von Doppelmetall-Barren.
Die Erfindung bezieht sieh auf bimetallisch Gegenstände und Verfahren zur Herstellung derartiger Gegenstände. In der vorliegenden Beschreibung ist insbesondere die fabriksmässige Herstellung von bimetallischen Gegenständen dargestellt, die einen Kern aus Eisen und einen Überzug aus Kupfer haben. Derartige Produkte werden häufig in der Form von Drähten, Kabeln, Streifen usw. verwendet.
Für die Herstellung von bimetallischen Produkten sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden. Es ist beispielsweise versucht worden, geformtes Kupfer mit einem Stahlkern zu verschweissen, aber die bisher unternommenen Versuche haben im allgemeinen zu keinem günstigen Ergebnis geführt.
Ein Vorschlag, das Kupfer elektrolytisch auf Stahl niederzuschlagen, ergab einen porösen Überzug, der den Stahlkern nicht genügend gegen Anfressungen geschützt hat.
Die besten Ergebnisse zeitigte das Aufbringen von Kupfer in geschmolzenem Zustande auf den Kern. Dieser wird gereinigt, geglättet und in einer Form zentriert, worauf er mit Kupfer umgossen wird.
Der auf diese Weise entstandene Barren wird hierauf durch Walzen in die erwünschte Form gebracht.
Für einen Kern gegebener Grösse ist das Verhältnis Kupfer zu Stahl von der Grösse der Form abhängig. Wenn viel Kupfer verlangt wird. muss eine verhältnismässig grosse Form verwendet werden, bei der ein breiter Zwischenraum zwischen dem Kern und der Innenfläche der Form vorhanden ist ; soll weniger Kupfer auf den Kern aufgetragen werden, so genügt aber eine kleinere Form, bei der der Zwischenraum zwischen Kern und Form enger ist.
Es hat sich nun als notwendig herausgestellt, verschiedene Drähte herzustellen, bei denen das Verhältnis Kupferquerschnitt zum Eisenquerschnitt innerhalb weiter Grenzen schwankt. Einige Drähte enthalten im Querschnitt 20%, andere bis zu 40 oder 50% Kupfer. Ferner muss das Kupfer rein sein und der Eisenkern muss konzentrisch zur Kupferhülle liegen. Wenn nun die Kupferhülle stark ist, so wird sie beim Walzen stärker deformiert als der Stahl, so dass die Konzentrizität zwischen Kupfer und Stahl schwierig aufrechtzuhalten ist. Ist beim Giessen das Kupfer zu heiss, so löst sich ein Teil des Stahles im Kupfer, verunreinigt dieses und verschlechtert die elektrischen Eigenschaften des Kupfers.
Ist die Giesstemperatur zu niedrig, so entsteht nicht die innige Schweissverbindung, die den Hauptvorteil des Verfahrens bildet.
Daraus geht hervor, dass es für einen Fabrikanten notwendig ist, eine grosse Anzahl Formen oder Kerne verschiedener Grössen vorrätig zu halten und dass Walzen angeschafft werden müssen, um die verschiedenen Abmessungen herstellen zu können, die die Industrie benötigt, wodurch die Herstellungskosten weiter erhöht werden.
Gemäss der Erfindung werden nun bei der Herstellung eines einheitlichen, aus mehreren Metallen bestehenden Gegenstandes, bei dem ein vorbestimmtes Verhältnis zwischen dem metallischen Überzug und dem Kernkörper besteht, vorerst auf Kernkörpern von im wesentlichen gleichem Querschnitt im wesentlichen gleiche Mengen eines Überzugmetalls in geschmolzenem Zustand aufgebracht, so dass die Kernkörper bedeckt sind, worauf durch elektrolytischen Niederschlag ein zusätzlicher Metallüberzug aufgebracht wird, um das gewünschte vorbestimmte Verhältnis zwischen den Metallen zu erzielen und die Leitfähigkeit zu erhöhen.
Vor der Auftragung der äusseren Metallschicht (Kupfer) wird der Barren aus Doppelmetall vorzugsweise umgeformt, beispielsweise durch Walzen oder Ziehen. Durch diese Behandlung wird die Herstellung bedeutend vereinfacht. Das Giessverfahren ist hiebei für sämtliche Drähte, Stäbe, Streifen usw. das gleiche, so dass nur eine Kerngrösse und eine Formgrösse erforderlich ist. Aus demselben Grunde wird
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das Walzverfahren vereinfacht. Wenn Gegenstände mit nicht kreisförmigem Querschnitt hergestellt werden sollen, müssen selbstverständlich auch Kerne und Formen entsprechenden Querschnitt haben.
Das Erzeugnis wird ausserdem durch eine zu hohe Giesstemperatur des Kupfers nicht beeinträchtigt.
Selbst wenn etwas Stahl vom Kupfer aufgelöst wird, wird unter allen Umständen eine hohe Leitfähigkeit erzielt, weil die äussere Kupferschicht aus reinem Kupfer besteht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beigelegten Zeichnung dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Doppelmetallbarren, der dadurch hergestellt ist, dass geschmolzenes Kupfer um einen Stahlkern gegossen wurde ; Fig. 2 zeigt in vergrössertem Massstabe einen Querschnitt durch einen Draht, der durch Weiterbehandlung des in Fig. 1 gezeigten Barrens hergestellt ist ; Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch den in Fig. 2 dargestellten Draht, der einen zusätzlichen Metall- überzug erhalten hat ; Fig. 4 ist ein senkrechter Schnitt durch eine Form, die verwendet wird, um den in Fig. 1 gezeigten Barren herzustellen.
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Das Kupfer wird in geschmolzenem Zustande aufgetragen, und Fig. 4 zeigt eine Einrichtung, mittels welcher der äussere Belag auf den Kern aufgetragen werden kann. Der Kern 2 wird in eine Form 4 aus Graphit od. dgl. eingesetzt und durch Einpassen in eine Vertiefung 5 im Boden der Form zentriert.
Auf den Kern wird ein Giesskopf 7 aufgesetzt, der mit Vorsprüngen 6 versehen ist, die mit dem oberen Ende des Barrens in Eingriff gebracht werden. Die Oberfläche des Kernes 2 wird gereinigt, und nachdem die Form und der Kern auf die erwünschte Temperatur gebracht worden sind, wird geschmolzenes Kupfer in die Form gegossen. Das Kupfer wird mit dem Stahl fest verschweisst, und es ist so gut wie ausgeschlossen, dass die beiden Metalle sich wieder voneinander trennen können.
Bei dem vorliegenden Verfahren kann die Giesstemperatur in wesentlich grösseren Bereichen schwanken, ohne dass hiedurch Nachteile für die Verbindung zwischen den beiden Metallen noch für die Leitfähigkeit entstehen.
Der in Fig. 1 dargestellte bimetallisch Barren kann durch Walzen od. dgl. in die Form eines Stabes oder Drahtes gemäss Fig. 2 gebracht werden. In Fig. 2 ist der Kern mit 211 und die Hülle mit 3" bezeichnet. Schliesslich wird auf elektrischem Wege zusätzliches Kupfer abgelagert, wie bei 31 nach Fig. 3 angedeutet ist
Es ist im allgemeinen leichter, einen Doppelmetallbarren zu walzen, der eine dünne Kupferhülle trägt, als einen Barren, der einen starken Kupferüberzug besitzt. Dadurch, dass zuerst ein Doppelmetallbarren in der oben beschriebenen Weise hergestellt und der Barren weiter bearbeitet (z.
B. ausgewalzt) wird, bevor er durch elektrolytische Ausfällung die letzte Schicht des Überzuges erhält, werden, wie bereits erwähnt, wesentliche Ersparnisse erzielt.
Die Walzbehandlung der Körper gemäss vorliegender Erfindung kann in einfachster Weise durchgeführt werden, und die fertig gewalzten Produkte besitzen einen Stahlkern, der durch eine zusammenhängende, fest anhaftende, nicht poröse Schicht aus Überzugsmetall vollständig geschützt ist. Von grosser Wichtigkeit ist, dass der fertige Gegenstand nicht porös ist, damit der Stahlkern nicht zerfressen wird. Das durch elektrolytische Behandlung aufgetragene Kupfer bindet sich fest an die Schicht. 3", und es besteht deshalb nicht die Gefahr, dass die beiden Kupferschichten sich voneinander lösen.
Wenn Kupfer durch elektrolytische Behandlung unmittelbar auf Stahl abgelagert wird, ist es dagegen nicht möglich, eine innige Verbindung zwischen den beiden Metallen herzustellen, und die nach einem derartigen Verfahren hergestellten Gegenstände stellen deshalb nur plattierte Produkte dar.
Die auf elektrolytischem Wege abgelagerte Kupferschicht : 3') ist etwas porös. Durch die Porosität dieser äusseren Schicht wird die Widerstandsfähigkeit des Gegenstandes gegen Zerfressung (Korrosion)
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und Eisen bestehen und in der Technik usw. verwendet werden, enthalten mindestens 20% Kupfer. Das vorliegende Verfahren kann deshalb mit Vorteil in der Weise ausgenutzt werden, dass nur Drähte auf Vorrat gehalten werden, die 20% Kupferfläche und 80% Stahlfläche aufweisen. Wenn andere Verhältnisse zwischen Kupfer und Stahl verlangt werden, ist es in diesem Falle nur erforderlich, mehr Kupfer auf die vorrätigen Drähte aufzutragen. Die Auftragung einer zusätzlichen Kupferschicht kann in kurzer Zeit ausgeführt werden.
Es ist selbstverständlich auch möglich, Streifen und andere Körper aus Doppelmetall mit einem gleichförmigen Kupferüberzug auf Vorrat zu halten und den Kupferiiberzug je nach Bedarf zu vergrössern.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Doppelmetall-Barren mit beliebigem Verhältnis zwischen Kern und Mantelstärke für die Erzeugung von Draht u. dgl., dadurch gekennzeichnet, dass der Kern stets mit einer solchen Menge von Überzugmetall umhüllt wird, dass dasselbe Verhältnis zwischen den Querschnitten des Überzugmetalls und des Kernes besteht und das endgültige Verhältnis zwischen Kern und Mantelstärke durch Verstärkung des Mantelmetalls auf elektrolytischem Wege geregelt wird.