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Verfahren zur Metallbearbeitung mit Auftragschweissung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Metallbearbeitung mit Aufschweissen von Metallen mittels Reibung auf den Oberflächen der Metallwerkstücke, insbesondere für dünnwandige Erzeugnisse.
Die bekannten Verfahren zum Aufschweissen von Metallen durch Erhitzung mittels Lichtbogen- oder
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da mit diesen Verfahren eine zu grosse Ausbreitungszone der thermischen Einwirkung entsteht, wodurch eben in der Mehrzahl der Fälle die genannten dünnwandigen Erzeugnisse unbrauchbar werden.
Das Reibungsschweissverfahren bewirkt dagegen nur eine relativ kleine Ausbreitung der thermischen Einwirkungszone im Metall. Ein an einer Oberfläche nach diesem Verfahren behandeltes Werkstück kann an seinen andern Oberflächen jedoch nicht mehr bearbeitet, z. B. mit einem Relief versehen werden. Es wurden zwar Versuche durchgeführt, eine Aufschweissung vorerst auf Metallwerkstücke mit glatten, Oberflächen auszuführen und darauf das erforderliche Relief aufzutragen oder zu bearbeiten. Diese Versuche erwiesen sich jedoch als erfolglos, da sich das Fertigungsverfahren als beträchtlich kompliziert erwies und in mehreren Fällen, z. B. nach dem Aufschweissen einer Schicht hochharten Metalls, das Aufbringen des Reliefs eine unerwünschte Erscheinung, wie z.
B. ein Abbröckeln des Metalls von der aufgeschweissten Schicht bewirkte, wodurch eine Herstellung hochwertiger Erzeugnisse nicht möglich wurde.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Metallbearbeitung mit Auftragschweissung zu schaffen, bei welcher die genannten Nachteile beseitigt sind. Die erfindungsgemässe Massnahme besteht darin, das Aufschweissen der Metallschicht und die Herstellung bzw. das Auftragen des Reliefs gleichzeitig vorzunehmen. Zu diesem Zweck wird das Werkstück während des Aufschweissen auf eine entsprechend profilierte Matrize aufgelegt. Während des Aufschweissvorganges erhitzt sich das Metallwerkstück, das sich unter der Einwirkung des auf das aufzuschweissende Metall ausgeübten Druckes verformt und das Relief der Matrize annimmt.
Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung, in welcher in schematisierter Darstellung ein zu behandelndes Werkstück mit gleichzeitiger Auftragung des Reliefs und der Auftragschweissung dargestellt ist, beschrieben.
Das Werkstück 1 wird auf die starre Matrize 2 aufgelegt und in dieser Stellung befestigt. Das aufzuschweissende Metall 3, das ein Stab, eine oder mehrere Stangen oder auch eine andere Form aufweisen kann, wird in einer Klemme 4 festgehalten. Die Metallstange 3 übt eine rotierende Bewegung um die Längsachse aus oder es wird ihr eine hin- und hergehende Bewegung in der Ebene der aufzuschweissenden Fläche mitgeteilt. Das aufzuschweissende Metall 3 wird durch den Druck P gegen das Werkstück 1 gepresst. Durch die Reibung zwischen den Berührungsflächen des aufzuschweissenden Metalls und des Werkstückes wird Wärme erzeugt, unter deren Einwirkung sich die Stirnfläche 5 des aufzuschweissenden Metalls und die anliegende Fläche des Werkstückes 1 erhitzen und bis auf plastischen Zustand gebracht werden.
Unter Einwirkung der hohen Temperatur und des ausgeübten Druckes erfolgt ein Aufschweissen des Metalls der Stange 3 auf das Werkstück 1, welches mit der Matrize 2 in Richtung des Pfeiles 6 vorgeschoben wird. Auf dem Werkstück bildet sich eine aufgeschweisste Metallschicht 7. Gleichzeitig mit dem Aufschweissen verformt sich aber auch das Werkstück und es entsteht auf -der unteren Fläche desselben eine der Reliefmatrize entsprechende Form. Das erfindungsgemässe Verfahren kann mit Vorteil für ein Auf-
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schweissen einer verfestigenden Metallschicht auf Erzeugnisse angewendet werden, deren Konstruktion scharfkantige Vorsprünge aufweist. Es können z. B. Schneidsegmente bei landwirtschaftlichen Maschinen hergestellt werden, die zahnartige Kerben auf den Schneidkanten aufweisen.
Durch das Aufschweissen einer verfestigenden Metallschicht mit gleichzeitigem Auftragen der Kerben auf Teilen von landwirtschaftlichen Erntemaschinen werden die Herstellungskosten derselben beträchtlich gesenkt und der Fertigungsvorgang vereinfacht, wobei auch die Lebensdauer dieser Schneid-Teile der Maschine verlängert wird. Es erfolgt somit eine erhebliche Einsparung sowohl in wirtschaftlicher, technischer als auch in herstellungstechnischer Hinsicht.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann aber auch beispielsweise in der elektrotechnischen Industrie Eingang finden, und zwar zum Aufschweissen einer Metallschicht mit erhöhter elektrischer Leitfähigkeit auf Erzeugnisse, die für eine hohe mechanische Festigkeit aus Stahl hergestellt sind und die zur Erhöhung ihrer Steifheit eine Reliefoberfläche aufweisen.
Die Herstellung von Werkstücken, die eine hohe mechanische Festigkeit mit guter elektrischer Leitfähigkeit vereinigen, wird durch das Verfahren nach der Erfindung beträchtlich vereinfacht und verbilligt, da auch auf Grund des vereinfachten Fertigungsverfahrens der Metallverbrauch reduziert wird. Das Verfahren bietet auch weitgehende Anwendungsmöglichkeiten in bezug auf hohe Anforderungen im modernen Maschinenbau, wie z. B. Korrosionsbeständigkeit, aber auch in bezug auf dekoratives Aussehen. Ein Aufschweissen von korrosionsfesten Metallschichten nach dem erfindungsgemässen Verfahren, kann beispielsweise auch eine vorteilhafte und wirksame Anwendung im chemischen Sektor bei Herstellung von haltbaren und dünnwandigen Erzeugnissen finden.
Schliesslich erlaubt das Verfahren nach der Erfindung auch eine aus verschiedenartigen Metallen mit verschiedenen physikalischen und technischen Eigenschaften bestehende Schicht aufzuschweissen, wobei eine minimale thermische Einwirkung auf die anliegenden Zonen des Werkstückes und der aufgeschweissten Schicht gewährleistet ist.
Durch die Anwendung einer Matrize bei Durchführung dieses Metall-Aufschweissverfahrens wird auch ein günstiger Einfluss auf das Metallgefüge des Werkstückes und der aufgeschweissten Schicht ausgeübt, nachdem die Matrize das Erhitzen beträchtlich begrenzt und ein Auftreten von linearen Verformungen verhindert. Demzufolge wird das Erzeugnis praktisch keiner Verziehung unterworfen, wie dies bei den bekannten Aufschweissverfahren der Fall ist.
Endlich gewährleistet das Verfahren die Herstellung einer genügend dünnen aufgeschweissten Metallschicht, welche für dünnwandige Werkstücke besonders wichtig ist.