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Metallischer Verbundstab zum Schmelzen und Schweissen von Metallen und Legierungen und
Verfahren zu seiner Herstellung.
Die Erfindung bezieht sich auf einen metallischen Verbundstab, der zum Schmelzen von Metallen oder Legierungen, insbesondere auch für elektrische Lichtbogenschweissung, bestimmt ist und im Wesen aus einer grossen Anzahl von länglichen, miteinander verflochtenen, praktisch gleichmässig verteilten Metallelemente geringen Querschnittes besteht.
Es sind bereits Verbundkörper bekannt, deren Metallelemente Pulver-oder Körnerform aufweisen ; sie besitzen fast keine mechanische Widerstandsfähigkeit, selbst wenn ihre Elemente durch ein Bindemittel zusammengehalten werden. Ihre elektrische Leitfähigkeit ist verhältnismässig gering und man kann sie beispielsweise nicht als Elektroden für das Lichtbogenschweissen verwenden, wenn die Stromabnahme in einem gewissen Abstand vom Ende des Lichtbogens erfolgt, weil man Gefahr läuft, dass dann örtliche Erhitzungen eintreten, welche die Elektroden an den Stellen dieser Erhitzung zum Schmelzen bringen. Dieses Ergebnis ist leicht verständlich, wenn man bedenkt, dass die zahlreichen Pulverteilchen oder Körner eine grosse Anzahl von Unterbrechungsstellen zur Folge haben.
Gemäss der Erfindung werden diese Nachteile dadurch beseitigt, dass der Verbundstab aus langen Metallfasern hergestellt wird, die über ihre Gesamtlänge praktisch denselben Querschnitt aufweisen und annähernd parallel zur Längsrichtung des Stabes liegen.
Selbst ohne Bindemittel ist dieser Stab genügend fest, um ohne Zerstörung der üblichen Behandlung unterworfen werden zu können, wenn er geschmolzen werden soll. Trotz seiner Festigkeit ist dieser Stab auch genügend biegsam, um sich leicht auf die Spulen aufwickeln zu lassen, die bei Schweissvorrichtungen mit automatischem Vorschub üblich sind. Ferner besitzt er hohe elektrische Leitfähigkeit und er kann, ohne dass seine Fasern einer übergrossen Pressung unterworfen worden sind, selbst eine Leitfähigkeit von derselben Grössenordnung wie die eines vollen Stabes von gleichem Querschnitte erzielen. Derartige Stäbe können daher ohneweiters als Elektroden für die Lichtbogen- schweissung verwendet werden, wenn die Stromabnahme in einem Abstand vom Ende des überspringenden Lichtbogens angeordnet ist.
Dieses Resultat wird bei Heranziehung von Fasern grosser Länge und bei deren Anordnung annähernd parallel zur Längsrichtung des Stabes erzielt.
Der Verbundstab gemäss der Erfindung bedeutet einen wichtigen technischen Fortschritt, z. B. gegenüber Stäben, die durch Nebeneinanderlagerung einiger ausgewalzter Drähte gebildet werden, deren Querschnitt verhältnismässig beträchtlich ist.
Tatsächlich sind die Fasern, aus denen der erfindungsgemässe Verbundstab besteht, erheblich billiger als gewalzte Drähte. Weiters enthalten seine Fasern zufolge ihres geringen Querschnittes weniger Luftblasen, von denen eine gewisse Anzahl beim Durchschneiden mit den Werkzeugen geöffnet werden, als Drähte von Verbundstäben. Schliesslich platzen die in den durchschnittenen Fasern noch vorhandenen Luftblasen bedeutend leichter, wenn das Metall, in welchem sie eingeschlossen sind, stark erhitzt wird, weil die Wände, die sie einschliessen, schwächer und daher auch weniger widerstandsfähig sind. Anderseits erfolgt das Wegspritzen des Metalles beim Schmelzen weniger heftig, weil der Druck, der das Platzen der Luftblasen verursacht, geringer ist.
Wird der erfindungsgemässe Verbundstab als Schweissstab verwendet, so sieht die Schweissung viel besser aus und ist von besserer Art als eine mit einer vollen oder einer Drahtelektrode durchgeführte Schweissung.
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Die Erfindung hat auch ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung eines Verbundstabes zum Gegenstande. Nach diesem Verfahren erfolgt die Bündelung der Fasern durch Kaltstrecken einer losen Masse von Fasern, die fortlaufend und gleichmässig durch seitliche Pressung zwischen Walzenrollen eingezogen wird, so dass der Verbundstab in fortlaufender Erzeugung, also in ununterbrochenem Arbeitsgang und von stets gleicher Art erzielt werden kann. Diesem Verfahren zufolge erhält man auf einfache Weise einen Verbundstab, der praktisch keinerlei Abweichung in seinem Gefüge und hinsichtlich des Grades der Pressung von einem Querschnitt zum andern zeigt und in jedem beliebigen Querschnitt grosse mechanische Festigkeit und eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit aufweist.
Das erfindungsgemässe Verfahren unterscheidet sich wohl sehr von jenem bekannten, bei dem ein Warmwalzen von Drähten und des um sie gegossenen Metalles erfolgt, demnach nicht ein Einziehen von lose gelagerten Fasern derart, dass sie praktisch parallel zur Achse des zu bildenden Stabes angeordnet sind.
Zweckmässig presst man das Fasernbündel in mehreren Phasen, indem man ihn durch aufeinanderfolgende Walzenpaare laufen lässt.
Die Erfindung erstreckt sich ebenso auf ein Verfahren zur Herstellung von metallischen Erzeugnissen, bei welchem man zum Schmelzen von Metallen oder Legierungen von metallischen Verbundstäben als Ausgangsmaterial Gebrauch macht und anstrebt, sehr billig und gleichmässig Metalle oder Legierungen einer ganz bestimmten Zusammensetzung zu erzielen. Zu diesem Zwecke walzt man
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in einem Glühofen zum Schmelzen bringt.
Andere Eigentümlichkeiten und Einzelheiten der Erfindung sind der an Hand der Zeichnung folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles einer Vorrichtung zu entnehmen, die sich zur Ausführung des Verfahrens gemäss der Erfindung eignet, wobei die Zeichnung auch eine Abänderung einer Einzelheit zeigt. Fig. 1 stellt die Vorrichtung schematisch dar, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 11-11 der Fig. 1, Fig. 3 zeigt eine Presse, die dem Faserbündel bei der Pressung gleichzeitig eine Drehung gibt.
Um ein Metallfasernbündel herzustellen, bringt man in einen Trichter 2 Metallfasern ein, wie sie als Hobelspäne gewonnen werden. Diese Fasern sind dünn und lang und haben der ganzen Länge nach praktisch den gleichen Querschnitt. Zufolge des Umstandes, dass die Fasern bei ihrer Pressung stark durchkreuzt werden, erhält man auf kaltem Wege ohne Anwendung eines Bindemittels und ohne Anwendung übermässigen Pressdruckes ein kompaktes Bündel.
Das Faserbündel wird dann aus dem Trichter 2 mittels Walzenrollen 4 abgezogen, die das Bündel einer ersten Pressung unterwerfen. Der auf diese Weise gebildete Strang 5 wird in einem Rohr 6 einem zweiten Walzenrollenpaar 7, 8, Fig. 1 und 2 zugeführt, wodurch die Fasern eine zweite Pressung erhalten. Das Durchziehen der Fasern durch die Rollen 4 spannt sie schon annähernd parallel zur Achse des Stranges 5. Dieser wird zwischen den Rollen 7, 8 stark gepresst, was zur Folge hat, dass die Fasern beim Austritt aus diesen Rollen den erfindungsgemässen straffen, kompakten Verbundstab 9 ergeben.
Dieser Verbundstab ist zum Schmelzen bestimmt, um ein Metall oder eine Legierung herzustellen.
Er kann auch andere Körper als Metallfasern einschliessen, insbesondere pulverförmige Metalle oder alle andern Zusatzstoffe, deren Anwesenheit in dem zu gewinnenden Metall oder auf dessen Oberfläche wünschenswert ist. Man kann z. B. Zusatzstoffe auch zwischen den beiden Pressvorgängen einführen.
Insbesondere kann eine solche Beigabe durch Einspritzen von Pulver zwischen die Fasern mittels der Düsen 10 erfolgen.
In manchen Fällen ist es vorteilhaft oder erwünscht, diese Zusatzstoffe nur auf der Oberfläche der Bündel erscheinen zu lassen, indem man sie unmittelbar vor der zweiten Presse zugibt.
Man kann auch weiterhin die Festigkeit des Bündels erfindungsgemäss dadurch erhöhen, dass der gesamten Fasermasse während des Pressens eine Drehbewegung erteilt wird. Zur Erzeugung einer solchen Drehung genügt es, anstatt die Achsen der Pressrollen parallel anzuordnen wie in Fig. 2, diese leicht im Winkel zu versetzen, wie die Rollen 7', 8'in Fig. 3.
Man kann auch in jede Elektrode einen oder mehrere Metallfäden oder Dochte von geeigneter Beschaffenheit fortlaufend einführen. Man kann auch solche Metallfäden fortlaufend in das Bündel aus Fasern einführen, um eine genaue und regelmässige Dosierung eines kleinen Anteiles an bestimmten Zusätzen zu erhalten. Alle metallischen Stoffe und andern Zugaben bei der Bildung des zu schmelzenden Bündels werden auf diese Weise gut verteilt und gut gemischt, was ihre Vereinigung im Augenblick der Schmelzung begünstigt.
Die Fäden werden beispielsweise in den Haufen aus Fasern, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, ein-
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Presse kann in gleicher Weise mit einem Flach-oder Rundstab aus Metallfasern, der in einer nicht dargestellten Presse vorher durch Pressung erzeugt worden ist, gespeist werden.
Die erfindungsgemässen metallurgischen Erzeugnisse können mit Vorteil als Elektroden in Schmelzofen, etwa in einem elektrischen Schmelzofen, z. B. einem Lichtbogenofen, verwendet werden.
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In diesem Falle ist es vorteilhaft, in ununterbrochener Folge zuerst das Zusammenpressen der Metall- fasern zu fortlaufenden Strängen von beliebigem Profil und sodann das ununterbrochene Einführen dieser Stränge in den Ofen vorzunehmen, in welchem sie geschmolzen werden und aus welchem das geschmolzene Bad fortlaufend abfliesst. Man kann hiebei leicht die Zusammensetzung des Stabes der
Zusammensetzung des zu gewinnenden Metalles anpassen.
Eine sehr vorteilhafte Anwendung der erfindungsgemässen Verbundstäbe liegt in ihrem Gebrauch als Lötstäbe, insbesondere wenn die durch Schweissen aufzutragende Legierung Metalle, wie Nickel,
Chrom und Vanadium, enthalten soll, denn die gewöhnlichen, diese Metalle enthaltenden Lötstäbe sind besonders wegen der zu ihrer Herstellung erforderlichen zahlreichen und schwierigen Massnahmen, wie der Wiedererhitzung, des Walzens und Ziehens, verhältnismässig teuer. Diese Lötstgbe können vorteilhaft durch Metallbündel nach der Erfindung ersetzt werden, da sie aus Metallfasern hergestellt werden können, denen man die gewünschten Spezialmetalle als Pulver oder in einer andern Form beigibt.
Der Lötstab gemäss der Erfindung kann gänzlich auf trockenem Wege hergestellt werden, selbst wenn er Stoffe, bestimmt zur Bildung von glasartigen Schlacken, enthält, die in den bekannten Stäben auf den Metallteil nur auf nassem Wege aufgebracht werden können. Der erfindungsgemässe Stab ist daher anwendbar, ohne dass man ihn vorher zu trocknen braucht. Er entspricht vollkommen als Elektrode zum Schweissen mit Hilfe des elektrischen Lichtbogens, besitzt regulär seiner ganzen Länge nach grosse elektrische Leitfähigkeit und kann ebenso vorteilhaft zum Schweissen mit Gas verwendet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Metallischer Verbundstab, der zum Schmelzen und Schweissen von Metallen und Legierungen bestimmt ist und im Wesen aus einer grossen Anzahl von länglichen, miteinander verflochtenen, praktisch gleichmässig verteilten Metallelementen von geringem Querschnitt besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbundstab aus langen Metallfasern besteht, die über ihre Gesamtlänge praktisch den gleichen
Querschnitt aufweisen und angenähert parallel zur Längsrichtung des Stabes liegen.