Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Verhundmetallkörpern. Für das Herstellen von metallischen Zwei stoffkörpern, wie Metallbändern oder Metall profilen aus Eisen, Stahl oder Metallegierun- @rcn der verschiedensten Zusammensetzung, insbesondere Kupferlegierungen, Aluminium legierungen, 1lagnesiumlegierungen, Zinklegie- rungen usw., wurden bisher die beiden Mate rialien, soweit sie walzbar sind, nach bekann ten Plattierverfahren aufeinandergewalzt. Es hat sieh aber gezeigt,
dass die Verbindung hei den plattierten Materialien nicht. so innig ist, alts bei Verbundgusssehiehten, z. B. beim schmelzflüssigen Anguss von Metallschichten an die noch festen, aber auf Diffusionstempe raturen erhitzten, höher schmelzenden Stütz materialien, wie beispielsweise Stahlbleche oder höher schmelzende Metallegierungen.
Durch die Erwärmung des Stützmetalles auf Diffusionstemperaturen und das Angiessen der zweiten schmelzflüssigen Metallegierungen wird an den Grenzschichten von beiden Metall legierungen bz < v. deren Hauptbestandteilen eine neue Legierung gebildet, so dass also die Verbindung nicht. nur einem engen Anhaften, wie beim Plattieren gleichkommt, sondern tat sächlich eine metallische Verbindung entsteht. Viele Metallegierungen lassen sieh auch wegen ihrer Zusammensetzung nicht, aufeinander walzen.
Beispielsweise würde bei Bleibronzen das Blei aus der Legierung herausgewalzt wer den, denn auch beim Plattierverfahren treten durch den Walzpr ozess Temperaturerhöhungen auf, die bei Bleibronzen ausreichen würden, um (las Bei, das in der Bleibronze ja nur als Gemenge eingelagert ist, zu erweichen und herauszuwalzen. Andere Metallegierungen er halten durch die beim Plattieren auftretenden Temperaturen Wärmerisse.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Her- . stellen von Verbundmetallkörpern, ohne die geschilderten Nachteile des Platt.ierverfahrens. Die Verbundmetallkörper können z. B. für Verbundgussgleitlager, Verbundgussgleitschie- nen oder dergleichen verwendet werden. Die . eine Schicht. kann aus Eisen- oder Stahl legierungen, die andere aus Kupfer- und andern Nichteisen-Metallegierungen bestehen.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Herstellen von Verbundgusskörpern durch An giessen einer Metallegierung an einen Körper mit höherem Schmelzpunkt besteht darin, dass die Legierung in eine durch den Körper ge bildete schmale Rinne mit zueinander par allelen Seitenwänden eingebracht, unter Ver meidung der Oxydation auf die Diffusions temperatur erwärmt, auf dieser Temperatur bis zur Diffusion beider Materialien gehalten und alsdann abgekühlt wird, und dass das Werkstück schliesslich entlang der Mittelebene parallel zu den Seitenwänden getrennt wird. An Hand der Zeichnung werden im folgenden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Rinne in Perspektiv er Stirn ansicht, Fig.2 die gleiche Rinne im Querschnitt, Fug. 3 eine weitere Rinne in perspektiv er Sicht im Querschnitt, Fig. 4 die schematische Darstellung einer Abkühlvor richtung, Fig. 5 den Querschnitt der Abkühlvorrieh- tung nach Fig. 4 in grösserem Massstab,
Fig.6 eine weitere Ausbildungsform der Abkühlvorriehtung in schematischer Darstel lung und Fig. 7 ebenfalls schematisch, eine Vorrich tung zum Aufheizen der Rinnen durch elek trischen Strom.
In Fig.1 ist. der Körper a zti U-förmigem Querschnitt gebogen und an den beiden Enden durch Bleche b abgeschlossen, so dass dadurch ein abgeschlossenes Gefäss entsteht, das nur an der obern Längsseite offen ist.
In Fig. \? ist ein Querschnitt durch eine ausgegossene Rinne nach Fig.1 gezeigt. Das CTiessgut c füllt den Innenraum der U-förnii. gen Rinne aus. Zur genauen Einhaltung der Abstände zwischen den beiden Seitenwänden sind auf der obern Längsseite in entsprechen den Abständen Distanzblecbe e1 eingesehoben oder angeschweisst.
In Fig. 3 ist eine allseitig geschlossene Rinne dargestellt, die nur an der obern sehma- len Längsseite eine Eingussöffnung f für das Giessgut c aufweist. Während hier nur schmelz flüssige Ausgusslegierungen Verwendung fin den können, ist es bei Rinnen nach Fig. 1 und \3 möglich, die Legierung in Form von Pulver. Spänen oder Metallbändern einzufüllen und die Rinnen mit. ihrer festen Füllung anschlie ssend auf die Diffusionstemperaturen aufzu heizen.
In Fig. 4 ist im Horizontalschnitt und in Fig. 5 im Vertikalschnitt eine Abkühlvorrich- tung dargestellt. Die in dein Ofen g aufge heizte Rinne h wird nach dem Eingiessen des Metalles mittels der Eingiessvorrichtung i aus dem Ofen herausgezogen und in die Abkühl- vorriehtung eingeführt.
Diese Abkühlvorrich- tung selbst besteht aus zwei wassergekühlten Hohlkörpern k:1 und k.. sowie einer obern Druckschiene o. In dem-gezeigten Beispiel ist ler eine Kühlkörper k. fest angeordnet, wäh rend der andere Kühlkörper k.1 durch eine Vorrichtung 1i gegen die Rinne h. gepresst werden kann.
Die Kühlkörper k1 und \k., sind von Wasser 1 durehflossen, das bei den Öff nungen in eintreten und bei den Öffnungen ii austreten kann, so dass die Kühlkörper stets eine gute Abkühlung erfahren. Die genalte seitliche Verschiebung des Kühlkörpers k1 ist durch Bolzen s gesichert. Zusiitzlich kann die Rinne 1i, noch durch Pressluft, die durch Öff nungen i- iin Boden der Kühlvorrichtung ein geführt wird, gekühlt werden.
Zweckmässig wird diese Pressluftkühlunals erste einge leitet und danach erst die weitere Abkühlum, durch die Kühlkörper k:1 und k.,. Die gleich zeitige Abkühlung der Rinnen auf ihre ge samte Länge hat sieh als besonders zweek- mässig erwiesen, da hierdurch das Verziehen, Verbiegen und Verwinden der Rinnen wäh rend der Abkühlung vermieden wird.
Die obere Druckseliiene o hat atieli den Zweck, das Durchbiegen der Rinnen h wMi- rend der Abkühlung zii verhindern.
In Fig.6 ist eine weitere Abkühlvorrieli- tung dargestellt, welche sich besonders für all seitig ;gesehlossene Rinnen gemäss Fig.3 be währt hat.
Bei dieser Abkühlvorrichtung wird die iin Ofen g aufgeheizte Rinne 3i, nach dem Eingiessen des Metalles, schematisch durch den Tiegel t dargestellt., in die Kühlvorrichtung eingeführt. Diese besteht in ähnlicher Weise, wie zu Fig. .1 und Fig. :> ausgeführt ist, eben falls aus zwei seitlichen Körpern k:
1 und k., die aber um einen Zapfen a. schwenkbar ange ordnet. sind, so dass die Rinne von ihrer hori zontalen Lage in eine vertikale Lage #o-ebraelit werden kann.
Die Rinnen 1i können in diesem Fall zuvor durch Einblasen von Pressluft durch Öffnun gen v vorgekühlt werden. Es besteht auch noch die Möglichkeit, sie nach der Abkühlung durch die Pressluft und die Kühlkörper k1 und k2 durch Absenken in einen Wasserbehäl- ter 1 zusätzlich abzukühlen.
Werden an die Porenfreiheit der Ausgüsse besondere Anforderungen gestellt, so hat. es sich als zweckmässig erwiesen, die Rinnen vor dein Abkühlungsprözess einer Rüttelbewegung zu unterwerfen. Selbstverständlich können die Rinnen nachträglich noch einem Walzprozess unterzo@-en werden, wobei sie dann auf grö ssere Längen ausgewalzt werden können. Er folgt dieser Walzprozess vor Trennen der Rin nen entlang der Längsachse, können auch Materialien ausgewalzt werden, deren Auswal- zung im Plattierverfahren nicht. möglich ist.
Bei allseitig geschlossenen Rinnen ist. beispiels weise das Herauswalzen von Blei aus der Bleibronze nielit möglich, da ja die Rinnen (las Atifgul:)niaterial vollkommen umschliessen. Es besteht auch die Möglichkeit, die U-förmi- gen Rinnen aus Bändern gewissermassen in unendlichen Längen zu formen und danach in einem kontinuierlichen Prozess aufzuheizen und auszugiessen oder zuvor mit festem Auf- nussinaterial zu beschicken,
wobei diese Rinnen dureli die Heiz-, Ausgiess- und Abkühlvorrieli- tung lgleichförmig oder abschnittweise hin- durelig;esehoben oder hindurchgezogen werden.
In Fig. 7 ist die elektrische Aufheizung der Rinne in schematischer Darstellung ge zeigt. Dabei wird die Rinne h,. in zwei Spann backen iei und ir. eingespannt, wobei die eine Spaiinbaeke ii-l fest angeordnet sein kann, während die andere Spannbacke ic., in Längs richtung verseliiebbar ist.
Beide Spannbacken sind gleichzeitig die Zuführungspole des elek trischen Stromes und können zur Vermeidung ihrer Überhitzung wassergekühlt werden, wie mit Pfeilen angedeutet ist.
Die Spannbacke i < -., wird durch eine entsprechende Vorrich tung unter Zugspannung in Lä.ngsaclise der Rinne h durch ein Grewieht <I>x</I> oder auch durch Federn oder sonstige Vorrichtungen gehalten, so dass dann die Rinne fz bei ihrer Aufhei- zung ebenfalls unter Zugspannung gehalten wird.
Selbstverständlich könnte die Rinne auch durch eine Hochfrequenzspule aufgeheizt wer- den, die um die Rinne h gelegt ist.
Das Aufheizen der Rinnen erfolgt bei den Ausführungen nach Fig.4 und 6 in einem Ofen, der elektrisch-, gras-, koks- oder ölgeheizt sein kann.
Die Verhinderung der Oxydation kann ent weder durch Anwendung von Schutzgasen oder Auftragen von Seliutzseliiehten, wie Hartlötpasten, Schweisspasten oder auch gal vanischen Metallschichten erfolgen. Meistens ist es ausreichend, wenn der Oxydationsschutz auf die Innenfläche der Rinnen, also diejenigen Flächen beschränkt wird, welche mit dem Ver- bi.ndgussnietall in Berührung kommen.
Die gesamten Vorrichtungen können auch so aus gestaltet werden, dass nicht nur eine Rinne, sondern gleichzeitig mehrere Rinnen aufge heizt, ausgegossen und abgekühlt werden kön- n en.
Method and device for the production of Verhundmetall bodies. For the production of metallic two-material bodies, such as metal strips or metal profiles made of iron, steel or metal alloys of various compositions, in particular copper alloys, aluminum alloys, 1lagnesium alloys, zinc alloys, etc., the two materials have previously been used, insofar as they can be rolled are rolled on top of each other according to known plating processes. But it has shown
that the connection is not in the clad materials. is so intimate, alts in composite casting, z. B. the molten casting of metal layers to the still solid, but heated to Diffusionstempe temperatures, higher melting support materials such as sheet steel or higher melting metal alloys.
By heating the support metal to diffusion temperatures and pouring the second molten metal alloys on the boundary layers of the two metal alloys bz <v. whose main components formed a new alloy, so that the connection did not. only a tight adhesion, as is equivalent to plating, but actually a metallic connection is created. Many metal alloys cannot be rolled on top of each other because of their composition.
In the case of lead bronzes, for example, the lead would be rolled out of the alloy, because during the plating process, too, the rolling process causes temperature increases that would be sufficient for lead bronzes to soften and soften (read Bei, which is only embedded in lead bronze as a mixture Other metal alloys get heat cracks from the temperatures that occur during plating.
The present invention relates to a method and an apparatus for producing. provide composite metal bodies without the disadvantages of the plating process described. The composite metal bodies can, for. B. for composite cast sliding bearings, composite cast sliding rails or the like. The . a layer. can be made of iron or steel alloys, the others of copper and other non-ferrous metal alloys.
The inventive method for producing composite cast bodies by pouring a metal alloy onto a body with a higher melting point consists in that the alloy is introduced into a narrow channel formed by the body with side walls parallel to one another, and is heated to the diffusion temperature while avoiding oxidation , is kept at this temperature until the diffusion of both materials and then cooled, and that the workpiece is finally separated along the center plane parallel to the side walls. The following exemplary embodiments of the invention are explained with reference to the drawing.
They show: Fig. 1 a channel in perspective he front view, Fig. 2 the same channel in cross section, joint. 3 shows another channel in a perspective view in cross section, FIG. 4 shows the schematic representation of a cooling device, FIG. 5 shows the cross section of the cooling device according to FIG. 4 on a larger scale,
6 shows a further embodiment of the cooling device in a schematic presen- tation and FIG. 7 also schematically shows a device for heating the channels by electrical current.
In Fig.1 is. the body a zti U-shaped cross-section bent and closed at the two ends by metal sheets b, so that a closed vessel is created, which is only open on the upper long side.
In Fig. \? shows a cross section through a poured channel according to Figure 1. The CTiessgut c fills the interior of the U-förnii. towards the gutter. In order to keep the distances between the two side walls exactly, spacer plates e1 are lifted or welded on the upper long side at the corresponding distances.
In FIG. 3, a channel that is closed on all sides is shown, which has a pouring opening f for the casting material c only on the upper longitudinal side. While only molten pouring alloys can be used here, it is possible for channels according to FIGS. 1 and 3 to use the alloy in the form of powder. Fill in chips or metal strips and fill the gutters with. their solid filling is then heated to the diffusion temperatures.
A cooling device is shown in FIG. 4 in horizontal section and in FIG. 5 in vertical section. After the metal has been poured in, the channel h heated in the oven g is pulled out of the oven by means of the pouring device i and inserted into the cooling device.
This cooling device itself consists of two water-cooled hollow bodies k: 1 and k .. and an upper pressure rail o. In the example shown, ler is a cooling body k. fixed, while the other heat sink k.1 by a device 1i against the channel h. can be pressed.
The heat sinks k1 and \ k., Have water 1 flowing through them, which can enter at the openings in and exit at the openings ii, so that the heat sinks are always well cooled. The aforementioned lateral displacement of the heat sink k1 is secured by bolts s. In addition, the channel 1i can also be cooled by compressed air which is introduced through openings i in the bottom of the cooling device.
This compressed air cooling is expediently initiated first and only then is the further cooling through the cooling elements k: 1 and k.,. The simultaneous cooling of the channels over their entire length has proven to be particularly useful, since it avoids warping, bending and twisting of the channels during cooling.
The main purpose of the upper pressure line is to prevent the channels from sagging during cooling.
In FIG. 6, a further cooling device is shown, which has been proven especially for all-sided, closed channels according to FIG.
In this cooling device, the trough 3i heated in the furnace g is introduced into the cooling device after the metal has been poured in, shown schematically by the crucible t. This consists in a manner similar to that of Fig. 1 and Fig.:> Is carried out, also if it consists of two lateral bodies k:
1 and k., But which around a pin a. pivotally arranged. so that the channel can be moved from its horizontal position to a vertical position # o-ebraelit.
In this case, the channels 1i can be pre-cooled beforehand by blowing compressed air through openings v. There is also the possibility of additionally cooling them down after they have been cooled by the compressed air and the cooling elements k1 and k2 by lowering them into a water container 1.
If special requirements are placed on the absence of pores in the spouts, then. it has proven to be useful to subject the channels to a shaking movement before the cooling process. Of course, the channels can be subsequently subjected to a rolling process, in which case they can then be rolled out to greater lengths. If it follows this rolling process before separating the channels along the longitudinal axis, materials can also be rolled out that cannot be rolled out using the cladding process. is possible.
With gutters closed on all sides. For example, it is not possible to roll lead out of the lead bronze because the grooves (read Atifgul:) completely enclose non-material. There is also the possibility of forming the U-shaped channels from strips to a certain extent in infinite lengths and then heating and pouring them in a continuous process or filling them with solid spruing material beforehand,
these grooves being raised or drawn through the heating, pouring and cooling supplies uniformly or in sections.
In Fig. 7, the electrical heating of the channel is shown in a schematic representation GE. The channel h ,. clamped in two clamping jaws iei and ir., whereby one clamping jaw ii-l can be fixedly arranged, while the other clamping jaw ic., can be displaced in the longitudinal direction.
Both clamping jaws are the supply poles of the elec tric current and can be water-cooled to avoid overheating, as indicated by arrows.
The clamping jaw i <-., Is held by a corresponding device under tensile stress in the longitudinal axis of the channel h by a threading <I> x </I> or by springs or other devices, so that the channel fz is then in its Heating is also kept under tension.
Of course, the channel could also be heated by a high-frequency coil that is placed around the channel h.
In the embodiments according to FIGS. 4 and 6, the channels are heated in an oven which can be electrically, grass, coke or oil-heated.
Oxidation can be prevented either by using protective gases or by applying self-contained materials such as brazing pastes, welding pastes or galvanic metal layers. In most cases it is sufficient if the protection against oxidation is limited to the inner surface of the channels, that is to say those surfaces which come into contact with the connecting cast rivet.
The entire devices can also be designed in such a way that not only one channel but several channels can be heated, poured and cooled at the same time.