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Verfahren zur Herstellung eines festen Bandmaterials aus Aluminium bzw. aus Legierungen auf Aluminiumbasis
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erhitzt werden, wodurch sie sich miteinander verbinden. Der sich um Aluminiumteilchen bildende Oxyd- film stellt aber nun ein besonderes Hindernis für derartige Verfahren dar, da dieser Oxydfilm, obwohl er sehr dünn ist, eine grosse Widerstandsfähigkeit und einen sehr hohen Schmelzpunkt aufweist, so dass sich der Verbindung des nichtoxydierten Aluminiums in einander benachbarten Teilchen ein Hindernis entgegensetzt und da dieser Film gegen Reduktion derart widerstandsfähig ist, dass das Sintern ein äusserst schwieriges Problem darstellt.
Obwohl es bekannt ist, dass Aluminiumpulver durch Walzen in eine"grüne verdichtete Masse"umgewandelt werden kann, so stellt die Verdichtung dieser Masse durch Sintern oder auf andere Weise ein schwieriges Problem dar. Es ist nun zwar dieses Problem in einigen Fällen durch be- sondere und kostspielige Massnahmen gelöst worden und es konnten beispielsweise poröse Lager u. dgl. aus Aluminiumpulver auf einer Stahlbandunterlage hergestellt werden, jedoch ist es bisher noch nicht gelungen. festes Aluminiumbandmaterial aus Pulver mittels eines geeigneten und wirtschaftlich tragbaren Verfahrens herzustellen. Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird nun die Möglichkeit hiezu geboten und das Verfahren erlaubt die Herstellung von Bandmaterial aus Aluminium enthaltendem Metall in erstaunlich wirtschaftlicher Weise.
Eine wesentliche Massnahme bei Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens besteht inder Vorwärmung der gegossenen Teilchen vor ihrem Durchgang durch die Walzen, durch welche sie zum festen Bandmaterial verfestigt werden. Wenn man diesen Verfahrensschritt des Vorwärmens auslässt, so ist es noch immer möglich, die Teilchen in ein augenscheinlich festes Bandmaterial durch einen Walzendurchgang zu verdichten. Ein derartiges Bandmaterial weist aber nach der darauffolgenden Wärmebehandlung, welche im Verlauf des üblichen Glühens erfolgt, Blasen auf.
Da nun eine gewisse Glühbehandlung bzw. eine andere Wärmebehandlung nach dem Walzvorgang erforderlich ist und da latente Blasen üblicherweise die Ursachen von schwachen Stellen im Metall darstellen, so ist es notwendig, die Verfestigung der gegossenen Teilchen im kalten Zustand zu vermeiden, um zu dem durch das erfindungsgemässe Verfahren erzielbaren Vorteil zu gelangen. Im allgemeinen muss die obere Grenze der bei der Wärmebehandlung angewandten Temperatur unterhalb derjenigen Temperatur liegen, bei welcher das Metall zu schmelzen beginnt, jedoch oberhalb derjenigen Temperatur, bei welcher sich Blasen bilden. Dies heisst, dass die Temperatur zwischen ungefähr 2300C und ungefähr 6500C liegen soll. Die vorzugsweise angewandte Vorwärmtemperatur liegt nahe der oberen Grenze, um einerseits die Blasenbildung zu vermeiden und um anderseits Energie zu sparen.
Diese bevorzugte Vorwärmtemperatur liegt im allgemeinen im Bereich zwischen etwa 4000C und etwa 538 C, je nach der Art der zu walzenden Legierung.
Die Vorerhitzung zeigt zwar den günstigsten Effekt nahe der oberen Grenze des vorher genannten Bereiches der Vorerhitzungstemperaturen, jedoch besteht hiebei eine gegenläufige Tendenz, nämlich die, dass die heissen Teilchen bei höheren Temperaturen miteinander zusammenbacken. Ein Erfordernis bei Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens besteht nun darin, dass die Teilchen sowohl frei fliessen können, als auch vorerhitzt sind, bevor sie in den Zwischenraum zwischen die Walzen eintreten, um das Entstehen von Hohlräumen im Bandmaterial zu vermeiden, welche auf Grund von ungleichmässiger Zuführung der Teilchen in den Raum zwischen den Walzen auftreten würden. Es muss daher das Zusammenbacken der Teilchen vermieden werden.
Dies kann dadurch erreicht werden, dass man die Vorwärmtem- peraturbeschränktund auch dadurch, dass man grössere Teilchen verwendet, welche geringere Berührungflächen miteinander haben als kleinere Teilchen derselben Form. Einer der Gründe, warum die üblicherweise verwendeten versprühten Teilchen (Teilchen, welche durch Ansaugen von geschmolzenem Aluminium in einen Strahl komprimierter Luft oder Dampf in Luft gegossen werden) nur schwierig in geeigneter Weise erhitzt werden können, besteht darin, dass diese Teilchen sehr fein sind (alle diese Teilchen weisen
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se verwendeten Vorwärmtemperaturen eine ausgesprochende Tendenz zum Zusammenbacken haben.
Die Vorerhitzung der gegossenen Teilchen aus aluminiumhältigem Metall ermöglicht auch höhere Walzgeschwindigkeiten, u. zw. solche Walzgeschwindigkeiten, die Geschwindigkeiten des Bandmaterials auf der Ausgangsseite des Walzgerüstes von etwa 15 m/min und mehr entsprechen. Derartige Geschwindigkeiten liegen wesentlich höher als diejenigen Geschwindigkeiten, welche beim Kaltwalzen von gegossenen Teilchen oder beim Walzen der üblichen, durch Versprühen gegossenen Teilchen mit 99% Alumi-
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Temperatur von kalt bis vollständig vorerhitzt, möglich sind.
Wenn nun aber die Walzen mit hoher Geschwindigkeit betrieben werden, so tritt das Problem des Anbackens auf, was eine Kühlung der Walzen notwendig macht. Eine derartige Kühlung kann nun durch die Wirkung von Wassersprühvorrichtungen erzielt werden, welche auf derjenigen Seite angeordnet werden, an welcher das Bandmaterial aus den Walzen austritt, wobei diese Sprühvorrichtungen auf den Um-
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fang der Walzen in der Weise gerichtet sind, dass das auf die Walzen auftreffende Wasser durch die Hitze der Walzen während ihrer Rotation erhitzt wird und verdampft.
Es wird nun eine derartige Menge an Wasser aufgesprüht, dass diese zur Gänze wieder von den Walzen verdampft, bevor diese wieder in Berührung mit neuen Metallteilchen gelangen, da ein Überschuss von Wasser oder an den Rollen anhaftendes Wasser die Qualität des gewalzten Bandmaterials beeinträchtigen würde und möglicherweise eine Explosionsgefahr darstellen würde, wenn dieses Wasser in Berührung mit den erhitzten Teilchen gelangen würde. Die Walzen können aber auch mit einer Innenkühlung versehen sein, beispielsweise in der Art, dass in den Walzen
Wasser oder ein anderes Kühlmedium zirkuliert.
Nachdem nun die vorerhitzten und gegossenen Teilchen bei einem einzigen Walzendurchgang zu festem Bandmaterial verdichtet worden sind, können die Eigenschaften dieses Bandmaterials vorzugsweise noch dadurch verbessert werden, dass man das Material mindestens noch einmal einem Walzvorgang unterwirft, in dessen Verlauf die Teilchen noch weiter zusammengepresst werden und die gebrochene Oxydschicht, welche die ursprünglichen Metallteilchen umgeben hat, im Bandmaterial weiter verteilt wird.
Diese gebrochenen Teilchen in der Oxydschicht können durch weitere Walzvorgänge im Band verteilt werden. Diese Aluminiumoxydteilchen sind für die Eigenschaften des Bandmaterials an sich nicht schädlich, da sie die schwachen Stellen, die ansonsten im Bandmaterial auftreten können, unterbrechen. Dementsprechend kann ein gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren hergestelltes Bandmaterial bessere Eigenschaften aufweisen als ein ähnliches Bandmaterial, welches aus dem gleichen Metall durch das übliche Walzen eines gegossenen Ingots hergestellt wurde. Wenn das Bandmaterial stark ausgewalzt wurde, so ist jedoch im allgemeinen das darin enthaltene Oxyd so gut verteilt, dass seine Auswirkung auf die Festigkeit praktisch vernachlässigbar ist.
Das nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Bandmaterial weist die unterwartete und wertvolle Eigenschaft auf, dass seine Oberflächen besonders geeignet sind für das Eloxieren. Eloxiertes Bandmaterial, welches nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt wurde, ist im allgemeinen frei von an der Oberfläche des Bandmaterials sichtbaren Zeichnungen und Dehnungen und weist dementsprechend einen besseren Oberflächenglanz und eine erhöhte Gleichförmigkeit des Aussehens auf, gegenüber einem Bandmaterial, welches aus der gleichen Legierung, aber nach dem herkömmlichen Verfahren hergestellt wurde.
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vorzugsweise jedoch einige lOOkg/cm betragen, um eine vollständige Verdichtung der Teilchen zu einem festen Bandmaterial zu ermöglichen.
Die genaue Höhe des anzuwendenden Druckes wird in der Praxis durch die Walzbedingungen bestimmt, da die Walzen anfänglich auf einen beschränkten freien Durchgang eingestellt sind und der tatsächliche Walzendruck sich in dem Masse entwickelt, wie die Wälzen durch das den Zwischenraum zwischen ihnen passierende Metall gegen die vom Walzengerüst ausgeübte Kraft auseinandergedrückt werden. Die besonderen Eigenschaften des gerade verwendeten aluminiumhaltigen Metalles, welches dem Walzvorgang unterworfen werden soll, stellen einen der Faktoren dar, welche für den erforderlichen und im Walzengerüst entwickelten Pressdruck bestimmend sind.
Die für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeigneten Gussteilchen sind zumindest so gross, dass sie auf einem 200-maschigen US-Normsieb (US Standard Sieve) zurückbleiben, da bekanntlich die Verwendung von kleineren Aluminiumteilchen eine Explosionsgefahr darstellen kann und da somit die Verwendung derart kleiner Teilchen beim Walzen in Luft ein Hindernis darstellen würde. Weiters erfordert auch das Problem des Zusammenbackens nach dem Vorerhitzen, dass Teilchen mit einer über dieser Mindestgrösse liegenden Teilchengrösse verwendet werden, wobei es eben durch dieses Problem bedingt ist, dass vorzugsweise Teilchen verwendet werden, welche mindestens so gross sind, dass sie auf einem 40-maschigen Sieb zurückbleiben.
Hinsichtlich der oberen Grenze der Grösse der Gussteilchen besteht keine besondere Begrenzung, mit der einen Ausnahme, dass bei einem Walzwerk, dessen Walzen einen bestimmten Durchmesser aufweisen, eine von diesem Walzendurchmesser abhängige obere Grenze für die Teilchengrösse gegeben ist, so dass die in den Raum zwischen die Walzen eingeführten Teilchen noch in zufriedenstellender Weise gemäss dem vorliegenden Verfahren verdichtet werden können. Die Teilchen müssen weiters eine Form aufweisen, die einen freien Fluss dieser Teilchen ermöglicht und ein Zusammenbacken beim Vorerhitzen vermeidet, so dass die Teilchen kontinuierlich in den Einlaufraum zwischen den Walzen eingebracht werden können.
Aluminium enthaltende Teilchen der für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens erforderlichen Grösse und Form können nach verschiedenen Verfahren gegossen werden. Es kann beispielsweise geschmolzenesaluminiumhaltigesMetallübereine Platte gegossen werden, welche Löcher aufweist, durch welche das Metall durchfällt, wobei sich knopfförmige Tropfen ausbilden. Das durchfallende Metall wird
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hiebei zweckmässig in einem Wasserbehälter aufgefangen. Die verfestigten Tropfen weisen gewöhnlich einen Durchmesser in der Grössenordnung von etwa 9,5 mm auf. Es könnte auch ein entsprechend den
Erfordernissen abgeändertes Verfahren zur Versprühung von Metall verwendet werden, bei welchem man genügend grosse Teilchen erhält.
Ein derartiges Verfahren wird aber zweckmässigerweise im Zusammen- hang mit der Erfindung nicht angewendet, da hiebei ein verhältnismässig grosser Anteil an Feinmaterial anfällt, welches wieder ausgesiebt werden muss. Vorzugsweise wird zur Herstellung der nach dem vorlie- genden Verfahren zu verwendenden Metallteilchen ein Verfahren angewendet, bei welchem diese Teil- chen unter Wirkung der Zentrifugalkraft gegossen werden (Schleuderguss). Ein derartiges Verfahren ist ei- nerseits wirtschaftlich und gestattet anderseits eine gute Möglichkeit der Regelung der Teilchenform, der
Teilchengrösse und der Verteilung der Teilchengrösse in der Weise, dass die Grösse der Öffnungen, durch welche das Metall gegossen wird, entsprechend gewählt wird und, was wichtiger ist, in der Weise, dass die
Drehgeschwindigkeit, aus welcher sich die Zentrifugalkraft ableitet, variiert wird.
Die grösseren unter der Wirkung der Zentrifugalkraft gegossenen Teilchen weisen ublicherweise Kugelform auf, während die kleineren unter der Wirkung der Zentrifugalkraft gegossenen Teilchen eine na- delförmige Form aufweisen. Die kugelförmigen Teilchen können frei fliessen und können auch in zufrie- denstellender Weise gewalzt werden, u. zw. sogar mit verhältnismässig kleinen Walzen (z. B. mit Wal- zen mit einem Durchmesser von etwa 12,7 cm). Auch die nadelförmigen Teilchen können frei fliessen und ihre Form ist offenbarbesonders günstig für das Eintreten dieser Teilchen in den Einlaufraum zwischen den Walzen und für die möglichst gleichförmige und rasche Verfestigung in diesem Raum.
Für die Zwekke des erfindungsgemässen Verfahrens sind besonders jene nadelförmigen Teilchen geeignet, welche eine scheinbare Dichte zwischen etwa 0, 75 und 1, 02 g/cm3 aufweisen und von welchen wenigstens 80% eine Teilchengrösse besitzen, welche durch ein Sieb mit etwa 40 - 60 Maschen geht.
Aluminium enthaltende Teilchen werden unter Wirkung der Zentrifugalkraft beispielsweise dadurch gegossen, dass man geschmolzenes aluminiumhaltiges Metall oben in einen zylindrischen Behälter eingiesst, welcher um eine vertikale Achse rotiert und dessen Seitenwandungen mit Öffnungen versehen sind, durch welche das geschmolzene Metall auf Grund der Wirkung der Zentrifugalkraft vom Behälter radial nach aussen geschleudert wird. Bei verhältnismässig geringen Rotationsgeschwindigkeiten weisen diese Teilchen eine Kugelform auf, während die bei höheren Drehgeschwindigkeiten gegossenen Teilchen kleiner sind und Nadelform aufweisen. Die Teilchen werden in der Luft zumindest teilweise verfestigt und können hierauf mittels Luft vollständig abgekühlt werden oder aber in einem Wasserbehälter aufgefangen werden.
In jedem Falle weisen diese Teilchen eine glänzende Oberfläche auf, was darauf hinweist, dass sie, verglichen mit den üblichen durch Versprühen hergestellten Pulvern, verhältnismässig wenig oxydiert sind. Diese durch Versprühen hergestellten Pulver erhält man dadurch, dass man in einen Strom von Druckluft oder von Dampf das geschmolzene Metall ansaugt, wodurch das Metall in feinverteilter Form ausgeschleudert wird. Die üblichen durch Versprühen hergestellten Teilchen sind fein verteilt etwa in der Grö- ssenordnung der Öffnungen eines 300-Maschen-Siebes und stellen eine derartige Explosionsgefahr dar, dass sie in spezieller Weise aufgefangen werden müssen, was naturgemäss erhebliche Mehrkosten verursacht.
Dadurch, dass man die Drehgeschwindigkeit des rotierenden Behälters beschränkt, können unter der Wirkung der Zentrifugalkraft Teilchen gebildet werden, deren Grösse eine sichere Handhabung oberhalb des explosionsgefährlichen Bereiches ermöglicht und dies macht diese Teilchen besonders für die Verwendung für das Verfahren nach der Erfindung geeignet. Weitere Einzelheiten werden in den später folgenden Beispielen angegeben.
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Fig. 1 der Zeichnung zeigt eine Vorrichtung zum Vorerhitzen und Walzen von unter der Wirkung der Zentrifugalkraft gegossenen Aluminiumteilchen zu einem festen Bandmaterial. Fig. 2 ist eine der Fig. l entsprechende Darstellung eines abgeänderten Ausführungsbeispieles.
Fig. 3 zeigt eine Mikrophotographie in 50-facher Vergrösserung von einer geätzten Oberfläche eines Bandmaterials, welches gemäss der Erfindung hergestellt wurde, wobei die Oberfläche eine Schnittfläche senkrecht zum Bandmaterial und parallel zur Walzrichtung ist. Fig. 4 ist eine Mikrophotographie ähnlich der Fig. 3 in 200-facher Vergrösserung und zeigt das Bandmaterial nach einer 94% gen Auswalzung durch nachheriges Kaltwalzen. Fig. 5 entspricht der Fig. 4, zeigt jedoch das ausgewalzte Bandmaterial nach dem Glühen bei 3400C und der damit verbun - denen Rekristallisation. Die Fig. 6 und 7 entsprechen den Fig. 4 und 5, zeigen jedoch das Bandmaterial nach einer 83% eigen Auswalzung durch Kaltwalzen nach der ursprünglichen Verdichtung.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 10a weist einen Trichter 12 auf, welcher Teilchen 11 aufnimmt, die aus unter der Wirkung der Zentrifugalkraft gegossenem, aluminiumhältigem Metall bestehen. Vom Trichter 12 werden die Teilchen 11 einem Walzenpaar 14,15 zugeführt. Diese Walzen weisen einen Ein-
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laufraum 16 auf, durch welchen die Teilchen 11 zwischen die Walzen eingebracht und unter einem hohen 'Druck zu einem festen Metallband 18 verdichtet werden. Die das Metallband formenden Walzen 14 und
15 werden von einer geeigneten Vorrichtung (in der Zeichnung nicht dargestellt) mit gleicher Umfangsge- schwindigkeit angetrieben.
Vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, wird das Band 18 einem oder mehreren Walzvorgängen in den Walzen 20 zugeführt, wodurch das Metall weiter bearbeitet wird und die
Dicke des Bandmaterials verringert wird, ohne dass jedoch in irgendeiner Phase dieser Bearbeitung eine
Sinterung durchgeführt wird. Die nach der ursprünglichen Verdichtung erfolgenden Walzvorgänge werden in der üblichen Weise durchgeführt, wobei übliche Temperaturbedingungen und übliche andere Bedin- gungen (einschliesslich eines eventuellen Glühens) eingehalten werden, welche je nach dem verwendeten
Metall und je nach der geforderten Enddicke des Bandmaterials sowie je nach den übrigen geforderten Ei- geschaften, beispielsweise der Härte, verschieden sein können.
Vor ihrem Eintritt in den Trichter 12werden die Teilchen 11 auf geeignete Weise erhitzt. Die Erhit- zung kann jedoch auch erfolgen, während die Teilchen 11 sich im Trichter 12 befinden. Wesentlich ist lediglich die Temperatur der Teilchen 11 bei ihrem Eintritt in den Raum zwischen den Walzen 14 und 15. Seitlich der Walzen 14 und 15, in der Nähe des aus dem Zwischenraum zwischen den Walzen austretenden Bandmaterials 18, ist ein Paar von Sprühvorrichtungen 19 vorgesehen, durch welche ein Strom von Kühlwasser od. dgl. gegen die Walzen 14 und 15 gerichtet wird. Die Menge des Kühlmediums wird derart eingestellt, dass die gesamte Flüssigkeit mit Sicherheit von den Walzenoberflächen verdampft ist, bevor die betreffenden Stellen der Walzenoberflächen wieder in Berührung mit den Teilchen 11 kommen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 weist die Vorrichtung lOb einen Trichter 30 auf, von welchem aus die Teilchen 11 auf ein Förderband 32 gelangen, welches diese Teilchen einer Auslassstelle 34 zuführt. Das Förderband 32 und der Trichterauslass 36 sind in einem Heizofen 38 eingeschlossen. In die Ofenkammer wird durch einen oder mehrere Einlässe 42 Heissluft oder ein anderes erhitztes Gas eingeleitet, so dass die auf dem Förderband 32 befindlichen Teilchen erhitzt werden, wobei die Luft nach ihrer Wärmeabgabe in einem Strom 41 durch einen oder mehrere Auslässe 44 abgeführt wird. Die erhitzten Teilchen gelangen in einen zweiten Trichter 46 und werden von dort dem Einlaufraum der Verdichtungswalzen 14 und 15 zugeführt, welche den in Fig. 1 dargestellten Walzen entsprechen.
Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht verschiedene Abwandlungen. So können beispielsweise Schichten von Teilchen verschiedener Legierungen zwischen die Walzen 14 und 15 eingeführt werden, um auf diese Weise Bandmaterial verschiedener Ausbildung, beispielsweise mit einem Kern und Deckschichten zu erzielen.
Weiters können zusammen mit den Teilchen ein oder mehrere Metallstreifen zwischen die Walzen 14 und 15 eingeführt werden, wobei beispielsweise ein Streifen entlang der Walzen 14 und 15 geführt werden kann, wodurch ein Bandmaterial erzeugt wird, welches eine Rückschicht aus diesem zugeführten Streifen aufweist oder es können zwei derartige Streifen an den Walzen 14 und 15 entlang geführt werden, um eine doppelte Rückschícht zu erreichen oder es kann ein oder mehrere Streifen durch den Raum zwischen den Walzen geführt werden, wobei sich die Teilchen auf beiden Seiten dieser Streifen befinden, so dass das so erzeugte Bandmaterial auf beiden Seiten mit einer Schicht aus festem Material bedeckt ist, welche aus den Teilchen gebildet worden ist.
An Hand der folgenden Beispiele wird das Verfahren näher erläutert :
Beispiel l ; Eine Charge von geschmolzenem, Aluminium enthaltendem. \1etal1mit einem Aluminiumgehalt von 990/0 wird von einem Schmelzofen in einen hohlen zylindrischen Gussbehälter eingeführt, welcher aus Gusseisen besteht und einen Aussendurchmesser von 7, 6 cm aufweist und an seinen Seitenwandungen mit Löchern versehen ist, welche einen Durchmesser von etwa 1, 3 mm aufweisen, welche in zehn Reihen in Abständen von etwa 9,5 mm von Loch zu Loch angeordnet sind. Der Behälter wird um seine vertikale Achse mit etwa 3943 Umdr./min gedreht und das geschmolzene Aluminium wird mit einer Temperatur von 7350C oben in den Behälter eingeführt.
Die auf diese Weise gegossenen Teilchen weisen eine nadelförmige Form auf und zeigen die folgende Siebanalyse :
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<tb>
<tb> Rückstand <SEP> am <SEP> 10-MaschenSieb <SEP> Spuren
<tb> Durchgang <SEP> durch <SEP> das <SEP> 10-Maschen-Sieb,
<tb> Rückstand <SEP> am <SEP> 20-Maschen-Sieb <SEP> 20. <SEP> 1% <SEP>
<tb> Durchgang <SEP> durch <SEP> das <SEP> 20-Maschen-Sieb,
<tb> Rückstand <SEP> am <SEP> 30-Maschen-Sieb <SEP> 41.
<SEP> 9% <SEP>
<tb>
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<tb>
<tb> Durchgang <SEP> durch <SEP> das <SEP> 30-Maschen-Sieb,
<tb> Rückstand <SEP> am <SEP> 40-Maschen-Sieb <SEP> 26, <SEP> 8%
<tb> Durchgang <SEP> durch <SEP> das <SEP> 40-Maschen-Sieb,
<tb> Rückstand <SEP> am <SEP> 50-Maschen-Sieb <SEP> 9, <SEP> 8%
<tb> Durchgang <SEP> durch <SEP> das <SEP> 50-Maschen-Sieb,
<tb> Rückstand <SEP> am <SEP> 60-Maschen-Sieb <SEP> 1, <SEP> 10/0 <SEP>
<tb> Durchgang <SEP> durch <SEP> das <SEP> 60-Maschen-Sieb <SEP> 0, <SEP> 3%
<tb>
Diese nadelförmigen Teilchen werden in einem mit einem Ventilator ausgestatteten und elektrisch beheizten Luftofen auf etwa 4800C erhitzt.
Die erhitzten nadelförmigen Teilchen werden unmittelbar hierauf in einen Trichter eingebracht, von welchem aus sie einem Paar von Verdichtungswalzen zugeführt werden, deren Achsen in einer gemeinsamen horizontalen Ebene liegen. Die Walzen weisen einen Durchmesser von etwa 15,2 cm mit etwa 17,8 cm Länge auf und die ursprüngliche Einstellung des Wal- zenzwischenraumes beträgt 0,13 cm. Der während des Walzvorganges auftretende Druck auf die Teilchen wurde mit etwa 844 kg/cm2 berechnet. Die Teilchen fliessen vom Trichter in einem freien Strom in den Raum zwischen die Walzen und werden von den Walzen zu einem Band von 17, 8 cm Breite und 0, 249 cm
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materials beträgt 16, 46 m/min.
Bei dieser Geschwindigkeit wurde der Streifen in zufriedenstellender Weise ausgebildet, war genügend stark und es war nur ein geringes Ausmass an Besäumarbeit entlang der Kanten erforderlich, um unvollständig ausgewalzte Teile zu entfernen.
Der gewalzte Streifen besass faserige Struktur. was auf die aufgebrochenen Rückstände der die einzelnen ursprünglichen Teilchen umgebenden Oxydschichten zurückzuführen ist. Ein derartiges Material ist in
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bzw. 94*%o), bei welcher eine volle Rekristallisation nach dem Glühen bei 3160C erfolgte, wies der Streifen Festigkeit-un Dehnungseigenschaften auf, die den entsprechenden Eigenschaften eines Streifens aus 99%obigem Aluminium (Legierung 1100) entsprachen, welcher durch Auswalzen eines grossen Ingots gemäss den üblichen Walzverfahren hergestellt wurde (unter Berücksichtigung der in American Society for Metalls Handbook, 1948, S. 771, Tab. 1 angegebenen Zahlenwerte).
Die Fig. 4 und 6 zeigen Mikrophotographien in ungefähr 200-facher Vergrösserung von Bandmaterialproben, welche gemäss dem vorliegenden Beispiel hergestellt wurden, nach einer Auswalzung von 83 bzw. 94% durch ein Kaltwalzverfahren. Die Fig. 5 und 7 zeigen entsprechende Mikrophotographien des Bandmaterials nach einem Glühen bei 3160C und aus diesen Figuren ist die vollständige Rekristallisation, welche stattgefunden hat, ersichtlich. Dies wäre nicht möglich gewesen, wenn nicht die ursprünglichen Teilchen durch Berührung des nichtoxydierten Aluminiums in jedem einzelnen Teilchen mit nichtoxydiertem Aluminium in den benachbarten Teilchen fest verbunden worden wären.
Beispiel 2 : Es wurden Aluminiumteilchen in derselben Weise hergestellt wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass die Drehgeschwindigkeit des Behälters 400 Umdr./min betrug. Die hiebei erhaltenen Teilchen waren grösser und hatten Kugelform. Ungefähr 95% der Teilchen gingen durch ein 5-MaschenSieb und verblieben auf einem 10-Maschen-Sieb. Es wurde in der gleichen Weise vorerhitzt, gewalzt und geprüft wie in Beispiel 1 und man erhielt im wesentlichen dieselben Ergebnisse.
Beispiel3 :TeilchenmiteinemAluminiumgehaltvon99%wurdengemässBeispiel1hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Drehgeschwindigkeit des Behälters 2300 Umdr./min betrug. Die Teilchen waren nadelförmig und wiesen die folgende Siebanalyse auf :
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<tb>
<tb> Rückstand <SEP> am <SEP> 10-Maschen-Sieb <SEP> 0, <SEP> 9% <SEP>
<tb> Durchgang <SEP> durch <SEP> das <SEP> 10-Maschen-Sieb,
<tb> Rückstand <SEP> am <SEP> 20-Maschen-Sieb <SEP> 23, <SEP> 40/0
<tb>
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<tb>
<tb> Durchgang <SEP> durch <SEP> das <SEP> 20-Maschen-Sieb,
<tb> Rückstand <SEP> am <SEP> 30-Maschen-Sieb <SEP> 35, <SEP> 3%
<tb> Durchgang <SEP> durch <SEP> das <SEP> 30-Maschen-Sieb,
<tb> Rückstand <SEP> am <SEP> 40-Maschen-Sieb <SEP> 34, <SEP> 00/0
<tb> Durchgang <SEP> durch <SEP> das <SEP> 40-Maschen-Sieb,
<tb> Rückstand <SEP> am <SEP> 50-Maschen-Sieb <SEP> 6,
<SEP> 3%
<tb> Durchgang <SEP> durch <SEP> das <SEP> 50-Maschen-Sieb,
<tb> Rückstand <SEP> am <SEP> 60-Maschen-Sieb <SEP> 0, <SEP> 060/0
<tb> . <SEP> Durchgang <SEP> durch <SEP> das <SEP> 60-Maschen-Sieb <SEP> Spuren
<tb>
Diese Teilchen werden vorteilhaft für die Verwendung in einem Walzverfahren mit Walzen von 15,2 cm Durchmesser verwendet. Es wurden dieselben Walz-und Prüfverfahren wie oben angegeben, durchgeführt und die Ergebnisse waren im wesentlichen dieselben wie in Beispiel 1.
Beispiel 4 : Das aluminiumhaltige Metall nach den Beispielen 1 - 3 kann einer Wärmebehandlung nicht unterworfen werden. Das erfindungsgemässe Verfahren ist jedoch auch auf aluminiumhaltige Metalle anwendbar, welche einer Wärmebehandlung unterworfen werden können. Ein übliches Beispiel für ein derartiges Metall ist die Legierung 6061(ungefähr 96,5% Al, 0,60% Si, Fe bis zu 0,70%, 0, 30% Cu,
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rung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 zu Teilchen gegossen und auch in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise erhitzt und durch Walzen verdichtet. Es wurde jedoch ein anfänglicher Walzenabstand von 0,051 cm verwendet und das bei diesem Walzenabstand erhaltene Bandmaterial wies eine Stärke von
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einem weiteren Kaltwalzprozess betrug die Dicke des Materials 0,0762 cm.
Dieses Material wurde den üblichen Alterungsbedingungen (16 - 20stündige Alterung gemäss American Society for Metals Handbook, 1948, S. 822) unterworfen und hierauf geprüft. Es wurde festgestellt, dass die Festigkeits- und Dehnungseigenschaften dieses Materials den entsprechenden Eigenschaften der gleichen Legierung entsprachen, wenn
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die Vorwärmtemperatur 4270C, der ursprüngliche Walzenabstand 0, 132 cm, die Dicke des ursprünglich hergestellten Bandmaterials 0,241 cm und die Dicke des kaltgewalzten Bandmaterials 0,1143 cm betrug.
Der ursprünglich ausgewalzte Streifen konnte gewickelt werden, wies eine hohe Festigkeit auf, war vollkommen verdichtet und der kalt ausgewalzte Streifen zeigte nach einer Alterungsbehandlung (gemäss der 24stündigen Alterungsprüfung von S. 823 des American Society for Metals Handbook, 1948), dass er dieselbe Festigkeit und Elongation aufwies wie ein Streifen aus derselben Legierung, welcher in gleicher Weise behandelt worden war, nachdem er in üblicher Weise aus einem Ingot ausgewalzt worden war.
Beispiel 6 : Die Legierung 3003 ist eine Legierung, welche dem Aluminiummetall von Beispiel 1 insoferne gleich ist, als sie ebenfalls durch Verarbeitung härtbar ist, jedoch keiner Wärmebehandlung un-
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beschrieben. Die Teilchen waren nadelförmig, jedoch etwas feiner als die von Beispiel 1 (z. B. ungefähr 16, 4% Rückstand am 30-Maschen-Sieb, 70, 4% Durchfall durch das. 30-Maschen-Sieb und Rückstand am 40-Maschen-Sieb, 13, 2% Durchfall durch das 40-Maschen-Sieb und Rückstand am 50-Maschen-Sieb, und nur Spuren Durchgang durch das 50-Maschen-Sieb). Diese Teilchen wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 beschrieben vorerhitzt und gewalzt. Die ursprüngliche Walzeneinstellung betrug 0, 066,
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0,2743 cm erzeugt wurde.
Nach einem weiteren Kaltwalzvorgang und einer Glühung gemäss Beispiel 1 zeigten die so behandelten Streifen ähnliche Festigkeit-un Dehnungseigenschaften wie das übliche Bandmaterial aus der Legierung 3003.
Bei jedem der oben angegebenen Beispiele war es notwendig, die Verdichtungswalzen zu kühlen. Dies wurde dadurch bewerkstelligt, dass man Wasser auf die Oberflächen der Walzen aufsprühte, u. zw. im Bereich der frisch ausgebildeten Streifen. Es wurde hiebei eine möglichst grosse Kühlwassermenge verwendet, jedoch durfte diese Kühlwassermenge. wieder nicht so gross sein, dass die Oberflächen der Walzen zu jenem Zeitpunkt, in welchem sie wieder mit den heissen Teilchen in Berührung kamen, noch feucht waren. Auf diese Weise wurde vermieden, dass das Bandmaterial an den Walzen anklebte, u. zw. auch dann, wenn kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von 16,5 m/min gearbeitet wurde.
Durch dieses Kühlen erhält man im Bereich des Einzugsraumes der Walzen eine Walzentemperatur, welche zwischen dem Siedepunkt des Wassers und der Vorwärmtemperatur, vorzugsweise ungefähr in der Mitte zwischen diesen beiden Temperaturen liegt. Die Walzen sollen so heiss als möglich sein, es muss jedoch anderseits vermieden werden, dass das Material an den Walzen kleben bleibt. Eine möglichst hohe Walzentemperatur ist deshalb erforderlich, weil nur bei einer derart hohen Temperatur ausgefranste Kanten am Bandmaterial vermieden werden. Das Material von derartigen ausgefransten Kanten muss abgeschnitten und wieder in den Prozess zurückgeführt werden.
Wenn man nun mit einer genügend hohen Walzentemperatur arbeitet, so werden ziemlich gleichförmige Bandmaterialkanten ausgebildet und es ist nur ein geringes Ausmass von Besäumarbeit erforderlich.
Bei allen oben angegebenen Beispielen wurde festgestellt, dass das Bandmaterial in allen Verfahrensstufen frei von Blasen war.
Eines der beim Anodisieren von Bandmaterial, welches in der üblichen Weise hergestellt worden ist, auftretenden Probleme, ist das eines streifenartigen Aussehens, welches aus einer Korndehnung resultiert und auf der anodisierten Oberfläche sichtbar wird. Es hat sich nun herausgestellt, dass Bandmaterial, welches gemäss der Erfindung hergestellt wurde, selbst nach starkem, nachherigemAui : walzenimkaltenZu- stand, nach der Anodisierung keine Korndehnung an der Oberfläche aufwies, vorausgesetzt, dass die verwendeten Teilchen von im wesentlichen derselben Legierung stammen. Diese Tatsache ist deshalb über- raschend. weil die ursprünglich vorliegenden Teilchen unter der Oberfläche während des Walzens und insbesondere während des Kaltwalzens, ausgezogen bzw. gestreckt werden.
Dieser Anodisierungseffekt wird im folgenden Beispiel erläutert.
Beispiel 7 : Das gemäss Beispiel 1 hergestellte Bandmaterial wurde anodisiert, u. zw. wurde die
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Fluorborsäure bei 29, 50C 12 - 15 min lang elektropoliert und hierauf in einem Anodisierungsbad, welches aus 17% figer Schwefelsäure bestand, bei 21 C etwa 15 min lang anodisiert, wobei Gleichstrom mit einer Spannung von 15 V und einer Stromdichte von 1, 3 - 1, 62 Amp/dm verwendet wurde. In jedem Falle war die anodisierte Oberfläche streifenfrei, was darauf hinweist, dass keine wesentliche, an der Oberfläche sichtbare Korndehnung vorhanden war.
Der Ausdruck"nadelförmige Teilchen", wie er im Vorliegenden verwendet wird, bezieht sich auf längsgestreckte Teilchen, welche entweder gekrümmt oder gerade sein können, deren Länge jedoch entlang ihrer Achse mehrere Male grösser ist als ihre grösste Dicke entlang der Länge. Die im vorliegenden Verfahren verwendeten, durch Schleuderguss hergestellten Teilchen können derartige Grössen aufweisen, dass sie einerseits durch ein 8-Maschen-Sieb durchgehen und anderseits auf einem 200-Maschen-Sieb zurückbleiben.
Vorzugsweise werden Teilchen verwendet, von welchen wenigstens etwa 80% in einer Grö- ssenordnung liegen, welche es ihnen ermöglicht, dass sie durch ein 20-Maschen-Sieb durchgehen und auf einem 60-Maschen-Sieb zurückbleiben, wobei im wesentlichen keines dieser Teilchen durch ein 100-Ma- schen-Sieb durchgeht. Die Maschenzahlen beziehen sich auf die Zählung der gleichen Anzahl eines jeden Satzes von in gleichen Abständen parallel zueinander angeordneten feinen Drähten, welche sich unter rechten Winkeln in jedem Quadratzoll des Siebes schneiden, entsprechend dem US Standard Sieve System (Tab.1).
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Tabelle I
EMI9.1
<tb>
<tb> Sieb <SEP> Nr. <SEP> Sieböffnung <SEP> in <SEP> mm
<tb> 5 <SEP> 4. <SEP> 00
<tb> 8 <SEP> 2. <SEP> 38
<tb> 12 <SEP> 1. <SEP> 68
<tb> 16 <SEP> 1. <SEP> 19
<tb> 20 <SEP> 0. <SEP> 84
<tb> 30 <SEP> 0. <SEP> 59
<tb> 40 <SEP> 0. <SEP> 42
<tb> 60 <SEP> 0. <SEP> 25
<tb> 100 <SEP> 0. <SEP> 149
<tb> 200 <SEP> 0. <SEP> 074
<tb>
In der vorstehenden Beschreibung wurden die verschiedene : ! Aluminiumlegierungen mit den Bezeich- nungen der Aluminium Association (U. S.) bezeichnet.
Beim Schleuderguss der nadelförmigen Teilchen aus aluminiumhältigem Metall, welche dem oben beschriebenen Walzvorgang zugeführt werden, kann die Temperatur des geschmolzenen Metalles beim
Eingiessen in den Drehbehälterbei einigen Aluminiumlegierungen nur 6800C betragen. Die Geschwindigkeit des Eingiessens in den Behälter und die Ausgussgeschwindigkeit sollen hiebei einander im wesentlichen das Gleichgewicht halten und diese beiden Geschwindigkeiten können so eingeregelt werden, dass die mit dem geschmolzenen Metall in den Behälter eingebrachte Wärme ausreicht, das den Behälter passierende Metall in geschmolzenem Zustand zu halten.
Der Durchmesser und die Rotationsgeschwindigkeit des Behälters sollen so gewählt sein, dass wenigstens die äusseren Bereiche der Teilchen sich während ihrer Bewegung und vor ihrem Auftreffen auf einer Auffangfläche (Wasser oder eine trockene Oberfläche) im wesentlichen verfestigt haben und nadelartige Form aufweisen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines festen Bandmaterials aus Aluminium bzw. aus Legierungen auf Aluminiumbasis, dadurch gekennzeichnet, dass gegossene Teilchen aus Aluminium oder einer Legierung auf Aluminiumbasis, welche im wesentlichen in ihrer Gesamtheit auf einem 200-maschigen oder gröberen Sieb zurückbleiben und von welchen jedes mit einer Aluminiumoxydschicht überzogen ist, auf eine Temperatur von etwa 2300C bis 6500C vorgewärmt werden, hierauf mit dieser Temperatur freifliessend einer Walzvorrichtung zugeführt und zu völlig verdichtetem selbsttragendem Bandmaterialausgewalzt werden.