CH400731A - Schweissverfahren - Google Patents

Schweissverfahren

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CH400731A
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CH
Switzerland
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welding
stainless steel
nickel
tungsten carbide
flux
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CH14161A
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English (en)
Inventor
Edward Scott-Smith Allen
Original Assignee
Amalgamated Dental Co Ltd
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    • B23K35/001Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces
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Description


      Schweissverfahren       Die     Erfindung        betrifft    ein Verfahren     zum    Ver  schweissen von härtbarem, rostfreiem Stahl mit  zementiertem Wolframcarbid oder austenitischem  rostfreiem Stahl und     Aden    derart     verschweissten    Ge  genstand, zum Beispiel einen Zahnbohrer.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren zum     Ver-          schweissen    von härtbarem, rostfreiem Stahl mit  zementiertem Wolframcarbid oder austenitischem  rostfreiem Stahl ist dadurch gekennzeichnet, dass  man -ein :drittes Metall, welches den härtbaren rost  freien Stahl bei der Schweisstemperatur     benetzt,        (da-          zwischen        einfügt.     



  Bis jetzt ergaben sich bei der Verschweissung von  rostfreiem Stahl mit zementiertem Wolframcarbid  (d. h. Wolframcarbidteilchen, -die gesintert ,sind rund  in einer Matrix von Kobalt zusammengehalten wer  den) grosse Schwierigkeiten. Es hat sich herausge  stellt, Jass Wolframcarbid wohl mit austenitischem  rostfreiem Stahl wie     :einem    Stahl, der wesentliche  Mengen Chrom und Nickel enthält,     verschweisst     werden kann, :aber :der daraus entstehende zusam  mengesetzte Geigenstand ist für die :meisten Zwecke  nutzlos, du .die für die Schweissung benötigte Wärme  ,den Stahlerweicht und dieser nur :durch     Kalbearbei-          tung    wieder gehärtet werden kann.

   Diese letztere  Operation ist     praktisch    in     -allen        Fällen    unmöglich und  würde in jedem     Falle,das    Produkt     unerhört    kostspie  lig gestalten. In bezug !auf härtbare, rostfreie Stähle,  wie diejenigen, die wesentliche Mengen Chrom und  wenig oder kein Nickel enthalten, entstehen keine  Schwierigkeiten hinsichtlich der Härtung, Ida ,sie nach  dem Schweissen hauptsächlich im martensitischen  Zustand vorliegen,     doch    haben     sich    bis jetzt die       Schweisstellen    selbst als mehr oder weniger wertlos  erwiesen.

   Solche     Schweisszusätze,    wie sie für     Idas    Be  netzen :des Wolframcarbides bei Schweisstemperatu-    ren erhätlich sind, vermochten Stahl nicht zu :benet  zen     :und        demzufolge    wurde nur     :eine        geringe    oder gar  keine Bindung :erzielt.  



  Es ist nun     ;gefunden        worden,    dass     stark    verbes  serte Schweissungen zwischen zementiertem Wolf  ramcarbid und härtbarem, rostfreiem Stahl oder zwi  schen austenitischem rostfreiem Stahl und härtbarem,  rostfreiem Stahl     erzielt    werden können,     indem    man  erfindungsgemäss ein zwischen die Komponenten       einzufügendes        :drittes    Metall verwendet, wobei :dieses  Metall den härtbaren, rostfreien Stahl bei. der  Schweisstemperatur benetzt. Als     ;geeignete        Metalle     -erwiesen sich z. B.

   Kupfernickellegierungen, insbe  sondere Monelmetalle, die 80-50 % Nickel enthiel  ten, und ebenfalls Platin, Platin/Rhodium-Legierun  gen, (zweckmässig als Folie), reines Eisen, Schnellar  beitsstahl, Kobaltwolframeisen-Legierungen, Stellit,  Nickel rund Kobalt (zweckmässig als Folie oder Pul  ver), Kupfer (zweckmässig :als Folie), binäre Nickelei  sen-Legierungen und binäre Nickelchrom-Legierun  gen. Um das. Reinigen der metallischen Oberfläche,  insbesondere derjenigen :des Wolframcarbides zu un  terstützen, kann :ein geeignetes Flussmittel verwendet  wenden. Für diesen Zweck erwiesen sich z.

   B.     Fluss-          mittel    ,auf Fluoridbasis, wie ,sie früher für Idas Weich  löten von Silber auf Wolframcarbid verwendet wur  den, als zweckmässig; diese können durch den Zusatz  von     pulverisiertem    Nickel     noch    weiter     verbessert     werden.  



  Um     Schweisstellen    von guter     und        ,gleichförmiger     Qualität au erzielen, empfiehlt es sich, die     Schweiss-          bedingungen    in hohem Gnade unter Kontrolle zu     hal-          ten    und z. B. :die     Quantität    .und     die        Anordnung    des       einsgefügten    dritten     Met.all:es    gut zu regulieren. !Dies  kann .am besten z.

   B.     Id@adurch    erzielt werden, dass  man das     ,dritte    Metall in Form     :einer    Folie oder     eines         dünnen Blattes mit     einer    Dicke von 0,127 bis 0,5     mm     verwendet, welches zwischen die zu verschweissen  den Komponenten     einsgefügt        wird.     



  Das     erfindungsgemässe    Verfahren wird vorzugs  weise so durchgeführt, dass die zusammengestellten  Komponenten in     einer    reduzierenden Atmosphäre  vorerhitzt werden, um die Metalloberfläche vom  Oxydfilm und anderen reduzierbaren Verunreinigun  gen zu befreien. Danach werden die zu     verbindenden     Stellen vorzugsweise durch das Hindurchleiten von  elektrischem Strom unter Druck erhitzt. Die entste  hende     Schweisstelle    lässt man dann     vorzugsweise     abkühlen in einer reduzierenden Atmosphäre, wie sie  für .das Vorerhitzen verwendet wurde.

   Bei ;der Ver  wendung von zeitkontrollierenden     Schweiss-Ausrü-          stungen,    die in der angegebenen Reihenfolge operie  ren, wurden befriedigende Resultate erzielt. Dabei  werden z. B. zuerst gegenüberliegende Lötlampen in  Position gebracht, um die     Schweisstellen    zu erwär  men, darauf wird nach einer vorbestimmten Zeit der  elektrische Strom eingeschaltet, wiederum nach  einem vorbestimmten Intervall wird     dieser    wieder  abgeschaltet und     schliesslich        werden    nach     einem    wei  teren, vorbestimmten     Zeitintervall        :auch    die Lötlam  pen wieder aus ;

  ihrer Arbeitsstellung     entfernt.     



  Die beiliegenden     Zeichnungen    zeigen eine       Schweissapparatur    fürnachstehend beschriebene :bei  spielsweise Ausführungsformen des erfindungsgemäs  sen Verfahrens, wobei:  Fig. 1 eine allgemeine perspektivische Ansicht  .der     Schweissapparatur    und  Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht ,auf .die zu  verschweissenden Glieder zeigt,     und    zwar bevor die       Schweissbrenner    in Stellung gebracht sind.  



  <I>Beispiel:</I>  Eine Stahlstange 3 mit einer Zusammensetzung  von 1 bis 8 %     Kohlenstoff    und von 12 bis 18 0/o  Chrom (der Rest ist Eisen, abgesehen von -den nor  malen Legierungsmengen an Silizium, Mangan,  Schwefel und Molybdän, wie sie in normalerweise       produziertem        hartbarem    rostfreiem     Stähl    gefunden  werden, wobei die Quantitäten aller dieser Elemente  variierbar sind, um den besonderen Erfordernissen  zu entsprechen, für welche :der Stahl     hergestellt    wird)       wird    in eine     wassergekühlte    Kupferelektrode 1 ein  gefügt und dort durch ein Spannfutter ,2 festgehalten.

    Auf der     Gegenelektrode        7,aus        reinem    Kupfer ist eine  auswechselbare .lose Scheibe (nicht gezeigt) aus Platin  oder einem anderen Metall vorgesehen, ,das einen  :geeigneten Widerstand     .und    nicht     verschweissende     Qualitäten aufweist, um .das Verschmutzen des elek  trischen Kontaktes beim wiederholten Schweissen  durch die Wärmeentwicklung zu verhindern. Auf die  ser losen Scheibe steht ein Zylinder 5 aus zementier  tem Wolframcarbid mit dem :gleichen Durchmesser  wie die Stahlstange.

   Das Wolframcarbid, welches  6-15 % Kobalt enthält, wird durch ein Nickelchrom  futter 6     festgehalten,    welches als Haube auf     -die    Ober  seite der     Elektrode    zu liegen kommt, und welches    eine Öffnung aufweist, in welches der Wolframcar  bidzylinder lose hineinpasst. Die obere Elektrode 9,  welche die     rostfreie        Stahlstange    festhält,     wind    ge  senkt, bis die Stahlstange auf ,den Wolframcarbidzy  linder zu liegen kommt, wobei zwischen die beiden  :ein Zwischenlageblättchen 4 aus Monelmetall mit  einer Dicke von 0,25 mm ;gelegt wird, das vorzugs  weise in seinem Durchmesser etwas grösser ist als die  Stahlstange.

   Dieses Zwischenlageplättchen enthält  33 0/o Kupfer und 67 0/o Nickel. Die obere Elektrode  wird mit     .einem    einstellbaren Gewicht 8 versehen, um  im Moment der Schweissung eine Abwärtsbewegung  -herbeizuführen.  



  Der     Schweisszyklus    wird durch das Betätigen  eines Druckknopfschalters :eines     Kontrollapparates     (nicht gezeigt) ausgelöst, der von konventioneller Art  sein kann, d. h. aus geeigneten, im Handel :erhältli  chen Zeit- und Reihenfolgekontrollmitteln zusam  mengesetzt ist. Dieser Schalter setzt eine Serie von  ;untereinander     verbundenen,    variablen     elektronischen     Zeitschaltern in Funktion. Diese Zeitschalter kontrol  lieren das zeitliche Einwirken von:  1. einer reduzierenden Vorheizungsflamme auf       .die    Werkstücke.  



  2. das für die Vorheizung benötigte Zeitintervall.  3. die Einwirkungsdauer des elektrischen Stromes       ,auf,die    zu     verschweissenden    Werkstücke.  



  4.     den    Rückzug der     Schweissbrenner    aus ihrer  Arbeitsstellung nach Beendigung des     Zyklus.     



  All     die    verwendeten Zeitintervalle     sind    variabel  und werden auf die Art der Schweissarbeit eingestellt,  wobei sie experimentell     bestimmt    worden     sind.    Die  Werkstücke wenden in einer     Sauerstoff-Acetylen-          Flamme    vorerhitzt, und zwar während einer vorbe  stimmten Zeit in     einer    .etwas reduzierenden Flamme,  so     dass    an der     Schweisstelle    :eine Temperatur von       ,ungefähr    600  C     erzielt    wird.

   Die Teile werden denn  durch Widerstandsschweissung verbunden, wobei das  Monelmetall bei der Schweisstemperatur beide Teile       benetzt,    und während einer vorbestimmten Zeit in  einer etwas reduzierenden     Sauerstoff-Acetylen-          Flamme    abgekühlt, um den thermischen Schock nach  der Widerstandsschweissung auf ein Minimum zu  reduzieren.     Schliesslich    werden die Teile bei einer  solchen     Temperatur    und so lange angelassen, dass die  nach dem Schweissen gänzliche martensitische Struk  tur des rostfreien Stahls :etwas reduziert     wird.     



  Im allgemeinen wird auf die Oberseite des Wolf  ramcarbidzylinders ein Nickelpulver enthaltendes  Flussmittel aufgebracht, bevor das Monelmetall-Zwi  schenlageplättchen eingeführt wird.  



  Die     Erfindung    findet besonders beim     Aufschweis-          sen    von Wolframcarbidspitzen auf rostfreie Stahl  schäfte bei der Herstellung von Zahnbohrern Ver  wendung. In diesem Zusammenhang kann auch so  vorgegangen werden, dass man an jedes Ende des  Schaftes eine     Wolframcarbidspitze    anschweisst,  wobei .die     Schweissun:gen        zweckmäs:sigerwedse        gleich-          zeitig    vorgenommen werden, was den     Ausstoss        ver-          -rössert    und die Bearbeitungsverluste vermindert.

        Der Stahl enthält vorzugsweise 10 bis 15 %  Chrom und     weniger    als 10/o Nickel.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE T. Verfahren zum Verschweissen von härtbarem, rostfreiem Stähl mit zementiertem Wolframcarbid oder austenitischem rostfreiem Stahl, dadurch ge kennzeichnet, dass man ein drittes Metall, welches den härtbaren, rostfreien Stahl bei der Schweisstem- peratur benetzt, dazwischen einfügt. II. Verschweisster Gegenstand, bei dem härtba- rer, rostfreier Stahl an zementiertes Wolframcarbid angeschweisst ist, wobei der Stahl praktisch nickelfrei ist, während die Schweisstelle Kupfer und Nickel ent hält, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patent anspruch I.
    UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren gemäss Patentanspruch I, dadurch ,gekennzeichnet, :dass man ein Flussmittel verwendet. 2. Verfahren gemäss Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als Flussmittel !ein solches auf Fluoridbasis verwendet, wie es für das Silber weichlöten üblich ist. 3. Verfahren gemäss Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Flussmittel ferner pulver förmiges Nickel enthält. 4.
    Verfahren gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das .dritte Metall .in Form einer Folie verwendet wind. 5.
    Verfahren gemäss Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schweissflussmittel zwi schen das Wolframcarbid und die Folie eingefügt wird. 6. Verschweisster Gegenstand gemäss Patentan- spruch II, .dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl 10-15 0/o Chrom ,und weniger als 1 0/o Nickel enthält. 7.
    Verschweisster Gegenstand nach Patentan spruch II, dadurch gekennzeichnet, ,dass ;er als Zahn bohrer einen Schaft aus gehärtetem, rostfreiem Stahl mit angeschweisster Spitze laus Wolfnamcarbmd auf weist.
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