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.