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Verfahren zum Herstellen von Glaskörpern mit eingesetzten Metallteilen
Einfach gestaltete Glasformkörper können durch Pressen oder Giessen von geschmolzenem bzw. erweichtem Glas hergestellt werden. Komplizierter gestaltete Körper lassen sich jedoch bekanntlich nach diesem Verfahren nicht herstellen. In diesem Fall war man daher bisher in der Regel auf die Verwendung von Keramikkörpern angewiesen, die durch Brennen gepresster Formlinge erhalten werden.
Bei Keramikkörpern sind jedoch einerseits die Brenntemperaturen ziemlich hoch, so dass das Brennen mit eingepressten Metallteilen unmöglich ist, anderseits aber ergibt sich hier vor allem als besonders störender Nachteil ein sehr grosser Schwund bei der Herstellung, der bei genau dimensionierten Körpern eine Nachbearbeitung nötig macht, welche gerade bei Keramikkörpern schwierig und zeitraubend ist. Ein weiterer grundsätzlicher Nachteil von Keramik gegen Glas ist auch das Schwanken ihrer genauen chemischen Zusammensetzung, das durch Schwankungen in der Rohstoff zusammensetzung bedingt ist und selbst bei den hochwertigsten Keramiken in Erscheinung tritt, sobald eine sehr genaue Konstanz charakteristischer Eigenschaften, z. B. des Ausdehnungskoeffizienten, gefordert werden muss.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Glaskörpern mit eingesetzten Metallteilen, insbesondere für elektrotechnische Zwecke, durch das die vorgenannten Schwierigkeiten bei der Herstellung von Formkörpern vermieden werden. Das neue Verfahren besteht darin, dass die Gestalt des Glaskörpers durch Pressen einer zum grössten Teil aus höher schmelzendem Glas mit einem Zusatz, etwa in der Grössenordnung von 5 bis 10%, von niedrig schmelzendem Glas bestehenden Glaspulvermasse mit oder ohne Bindemittel vorgeformt wird, wobei das wesentliche und neue Kennzeichen der Erfindung darin besteht, dass der mit den eingepressten Metallteilen versehene, vorgeformte Körper durch Sintern unter Beibehaltung eines porenreichen Gefüges bei Temperaturen verfestigt wird,
die unter der Erweichungstemperatur des kompakten Glasbestandteiles mit der kleinsten Erweichungstemperatur liegen, so dass bei dieser Temperatur ein Verzundern der eingesetzten Metallteile nicht eintritt.
Unter der erfindungsgemäss angewendeten Sintertemperatur ist eine solche zu verstehen, bei der auch die Körner der am tiefsten schmelzenden Glassorte nicht bis in den Kern schmelzen, sondern nur an den Berührungsstellen erweichen und mit anderen Körnern zusammenbacken. Im allgemeinen hat die zu einem solchen Sintern erforderliche Temperatur die Grössenordnung von etwa 400 C. Die Dichtigkeit des nach dem erfindungsgemässen Verfahren gewonnenen Glaskörpers ist trotz des Einschlusses von Luft sehr gross und bedeutend grösser als etwa die der fein-porösen Keramiken mit gleichem Verhältnis
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ander getrennten Bläschen eingeschmolzen ist.
Was den Bindemittelzusatz während der Herstellung betrifft, der zur Erzielung einer genügenden Formbeständigkeit des Presslings zugesetzt wird, kann dieser meist sehr klein gehalten werden oder unter Umständen überhaupt entfallen.
Ausser durch die im Verhältnis zur Schmelztemperatur von Glas bzw. Brenntemperatur von Keramik ungleich niedrigere Herstellungstemperatur zeichnet sich der Formkörper nach der Erfindung vor allem durch ganz besonders geringen Schwund aus, so dass im allgemeinen jede Nacharbeit entfällt. Dies erklärt sich daraus, dass bei ihm ein Schwund nur durch das Verdampfen der Anmachflüssigkeit und durch das Sintern des Glases verursacht wird, während bei Keramikkörpern ausserdem noch das Hydratations-und Kristallwasser frei wird, sowie Rekristallisationsprozesse auftreten. Ein weiterer wertvoller Vorzug des erfindungsgemässen Formkörpers ist, dass er in wohldefinierter chemischer Zusammensetzung hergestellt werden kann.
Durch geeignete Mischung entsprechender Glassorten in der Glaspulvermasse können ohneweiters bestimmte elektrische, thermische, mechanische oder sonstige Eigenschaften des herzustellenden Körpers, z. B. bestimmte Isolationswerte, ein bestimmter Verlustwinkel, ein bestimmter Schmelzpunkt, im vorhinein festgelegt werden. Das erfindungsgemässe Verfahren erweist sich zugleich auch in anderer Weise als besonders vorteilhaft, als es ermöglicht, die zur Gewinnung eines Glaskörpers von bestimmten
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Eigenschaften massgebenden Glaskomponenten zu einem homogenen Körper zu vereinigen, ohne dass die Komponenten zu einem einheitlichen Fluss verschmolzen werden müssen, sondern einfach in Form eines Glaspulvergemisches bei relativ niedriger Temperatur zu einem Glaskörper im Sinne der Erfindung versintert werden.
Insbesondere ermöglicht die Erfindung die Gewinnung sehr temperaturbeständiger Körper in günstigster Weise dadurch, dass von einer zum grössten Teil aus hoch schmelzendem Glas bestehenden Pulvermasse ausgegangen wird, der nur ein verhältnismässig kleiner Zusatz von niedrig schmelzendem Glas etwa in der Grössenordnung von 5 bis 10% beigemischt ist. Dieser Zusatz genügt, um beim Sintern des Presskörpers dessen innere Verbindung vollkommen zu sichern, wobei die Sintertemperaturen nur der niedrig schmelzenden Glassorte anzupassen sind. Es kann oft auch vorteilhaft sein, mit anderen anorganischen Beimengungen, insbesondere Silikaten z. B. Ton, in der Pulvermasse zu arbeiten. Die Beimischung von Ton beispielsweise ergibt, wie Versuche gezeigt haben, einen besonders kleinen Schwund und eine verhältnismässig hohe Temperaturfestigkeit des Körpers.
Auch durch Anwendung etwas höher liegender Sintertemperaturen können mechanische Festigkeit, Temperaturbeständigkeit und Schwund unter Umständen günstig beeinflusst werden.
Der Erfindungsgegenstand eignet sich besonders zur Herstellung von Isolierteilen mit Metalleinlagen für elektrische Apparate, Schalter u. dgl. und ist vor allem dann mit besonderem Vorteil anwendbar, wenn Körperformen mit einer grösseren Anzahl von Durchbrechungen, Einbuchtungen usw. vorliegen, bei denen ein Pressen aus der geschmolzenen Glasmasse nicht oder nur sehr schwer möglich ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Glaskörpern mit eingesetzten Metallteilen, insbesondere für elektrotechnische Zwecke, deren Gestalt durch Pressen einer zum grössten Teil aus höher schmelzendem Glas mit einem Zusatz, etwa in der Grössenordnung von 5 bis 10%, von niedrig schmelzendem Glas bestehenden Glaspulvermasse mit oder ohne Bindemittel vorgeformt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mit den eingepressten Metallteilen versehene, vorgeformte Körper durch Sintern unter Beibehaltung eines porenreichen Gefüges bei Temperaturen verfestigt wird, die unter der Erweichungstemperatur des kompakten Glasbestandteiles mit der kleinsten Erweichungstemperatur liegen, so dass bei dieser Temperatur ein Verzundern der eingesetzten Metallteile nicht eintritt.