Verfahren zur Herstellung eines Bandes aus aluminiumhaltigem Metall Nichtaluminiumpulver ergeben in Verbindung mit der Verfestigung durch Walzbehandlung zu Bandma terial kein so schwieriges Problem wie Aluminiumpul ver, da sich nicht aluminiumhaltige Metalle im all gemeinen durch einfache Anwendung von Druck, notfalls unter Zuhifenahme einer Sinterung, d. h.
eine Erhitzung der Metallteilchen auf eine Temperatur nahe ihres Schmelzpunktes, wobei sie an den Stellen, an denen sie sich berühren, miteinander verwachsen, zu einem festen Körper zusammenpressen lassen. Der Oxydfilm, der sich um Aluminiumteilchen herum bildet, stellt bei solchen Arbeiten ein besonderes Hin dernis dar, da er zwar dünn, aber fest ist und einen sehr hohen Schmelzpunkt hat, so dass er bei der Bindung des nicht oxydierten Aluminiums in benach barten Teilchen stört, und ist gegen Reduktion so beständig, dass die Sinterung ein schwieriges Problem darstellt.
Es ist zwar bekannt, dass man Aluminuim- pulver unter Bildung eines verdichteten Körpers ((c Green Compact ) durch Walzen führen kann, aber die Probleme, die sich bei der Verfestigung des er haltenen, verdichteten Körpers durch Sinterung oder auf anderem Wege ergeben, sind ernsthaft.
Man hat dieses Ziel zwar in einigen Fällen durch besondere und kostspielige Techniken erreicht und man hat zwar poröse Lager und dergleichen aus Aluminiumpulvern auf Stahlbandmaterial als Unterlage hergestellt, aber ein Verfahren, das sich zur Herstellung von festem Bandmaterial aus aluminiumhaltigem Material im technischen Massstab aus Pulver eignet, ist noch nicht gefunden worden. Die vorliegende Erfindung erfüllt diese Aufgabe und erlaubt die Herstellung eines Ban des in einer bemerkenswert wirtschaftlichen Weise.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel lung eines Bandes aus aluminiumhaltigem Metall durch Verdichtung von Metallteilchen, welches da- durch gekennzeichnet ist, dass diese Teilchen, die mit einer Aluminiumoxyd-Schicht überzogen sind und deren grösster Teil eine Korngrösse über 0,074 mm aufweist, auf eine Temperatur von 230 bis 650 C, jedenfalls unterhalb des Schmelzbeginns, vorerhitzt, dann kontinuierlich in frei fliessendem Zustand einer Walzvorrichtung zugeführt und unter Druck zu einem völlig verfestigten Band gewalzt werden.
Einer der Hauptvorteile, die sich bei der prakti schen Durchführung der Erfindung ergeben, besteht darin, dass während der Erzeugung neu gegossenen Teilchen keine besondere, nicht oxydierende oder re duzierte Atmosphäre angewendet zu werden braucht. Darüberhinaus ist keine Verdichtung vor dem Wal zen, wie durch Strangpressen, notwendig.
Dies stellt ein überraschendes Ergebnis dar, da sich auf Teil chen aus aluminiumhaltigem Material bei der Ein wirkung der Luft stets sofort eine zähe Oxydhaut bildet, und man hat allgemein Sonderarbeitsstufen, in denen diese Haut beseitigt oder aufgebrochen wird, als wichtig angesehen, um Teilchen aus aluminium haltigem Metall erfolgreich zu verdichten.
Ein wesentliches Merkmal des Verfahrens gemäss der Erfindung besteht in der Vorerhitzung der Metall teilchen vor dem anschliessenden Walzen. Wenn die Vorerhitzung weggelassen wird, kann man noch die Teilchen in einem einzigen Walzendurchgang zu einem anscheinend festen Bandmaterial verfestigen, aber ein solches Material oder irgendein herabgewalz- tes Produkt aus einem solchen Material bildet Blasen, wenn es anschliessend wärmebehandelt wird,
wie im Verlaufe der herkömmlichen Temperung. Da gewöhn lich ein gewisser Grad an Temperung oder einer an deren anschliessenden Wärmebehandlung notwendig ist und da sich latente Blasen als Ausgangspunkte für Schwächungsstellen störend auswirken, muss man bei der zuin: Erfolg führenden Durchführung der vorlie genden Erfindung eine Verfestigung der gegossenen Teilchen bei kaltem Zustand vermeiden.
Anhand der beiliegenden Zeichnung sind nach stehend einige Ausführungsbeispiele beschrieben. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Vorrich tung zur Vorerhitzung und Walzung im -Schleuder guss hergestellter aluminiumhaltiger Teilchen zu einem festen Metallband, Fig. 2 in entsprechender Ansicht eine Abänderung der Vorrichtung nach Fig. 1,
Fig. 3 eine Mikroaufnahme einer aasgeätzten Ober fläche des Bandmaterials, das gemäss der Erfindung zu Anfang erhalten wird, bei 50facher Vergrösserung, wobei die Oberfläche durch einen Schnitt erhalten ist, der senkrecht zum Band und parallel zur Walzrich- tung erfolgt, Fig. 4 ähnlich der Fig. 3 eine Mikroaufnahme bei 200facher Vergrösserung des Bandmaterials nach Re duktion durch anschliessende Kaltwalzung um 94%,
Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende Ansicht, aber nach Tempern des reduzierten Bandes (bei 343 C) und darauffolgender Rekristallisation, und Fig. 6 und 7 den Fig, 4 und 5 entsprechende An sichten, aber nachdem das Band anschliessend an die Anfangsverdichtung durch Kaltwalzen um 83% re duziert worden ist.
In den folgenden Ausführungsbeispielen werden gegossene Teilchen aus Aluminium oder Legierungen, die mindestens 5101o Aluminium enthalten verwendet. Ein kleinerer Anteil der Teilchen kann von anderen Metallen gebildet werden, vorzugsweise beträgt die Gewichtsgesamtmenge des Aluminiums in den Teil chen, mindestens 51 % vom Gesamtgewicht der Teil chen als Ganzes.
Der Temperaturhöchstwert bei der Vorerhitzung muss unter der Temperatur liegen, bei welchem das Metall zu schmelzen beginnt, und vorzugsweise ober halb der Temperatur, die zur Vermeidung von Bla sen benötigt wird, was für- die Praxis Temperaturen zwischen etwa 232 und 649 C (450 und 1200 F) bedeutet.
Vorzugsweise erfolgt die Vorerhitzung bei Temperaturen in der Nähe des oberen Endes des Be reiches, und zwar sowohl um Blasen zu vermeiden als auch um Energie zu sparen, und im allgemeinen, was von der jeweils der Walzung unterworfenen Legie rung abhängt, im Bereich von etwa 399 bis 538 C (750 bis 1000 F).
Die günstigsten Auswirkungen der Vorerhitzung ergeben sich nahe des oberen Endes des Temperatur bereiches, aber die Neigung der heissen Teilchen, bei erhöhten Temperaturen aneinanderzuhaften, spricht gegen solche Temperaturwerte. Gemäss der Erfindung ist es erforderlich, dass die Teilchen beim Eintritt in die Walzbehandlung freifliessend wie auch vorher- hitzt sind,
damit das Auftreten von Hohlräumen in dem Bandmaterial auf Grund einer ungleichmässigen Zuführung der Teilchen in den Walzenspalt vermie den wird. Man muss dementsprechend das Aneinanderhaf- ten verhindern. Dies kann erreicht werden indem man die Vorerhitzungstemperatur begrenzt, und eben falls, indem man mit grösseren Teilchen arbeitet, bei denen eine Berührung miteinander auf kleineren Ober- < flächen als bei kleineren Teilchen gleicher Form vor liegt.
Einer der Gründe, warum die erfolgreiche Vor erhitzung herkömmlicher feinstzerstäubter ((( atomi- zed ) Teilchen (die durch Einsaugung von geschmol zenem Aluminium in einen Strähl verdichteter Luft s oder verdichteten Dampfes gegossen sind) schwierig ist, besteht darin, dass diese Teilchen sehr fein sind (alle eine Korngrösse von weniger als 0,074 mm [200 Manschen] haben) und in dem anwendbaren Bereich von Vorerhitzungstemperaturen eine deutliche Nei gung zum Aneinanderhaften besitzen.
Eine Vorerhitzung der gegossenen aluminiumhal- tigen Teilchen ermöglicht auch höhere Walzgeschwin- digkeiten, die Geschwindigkeiten des Bandmaterials am Ausgang des Anfangswalzstandes von<B>15,2</B> m/Min. (50 Fuss/Min.) und mehr entsprechen.
Solche Ge schwindigkeiten liegen weit über den Werten, die man beim Kaltwalzen gegossener Teilchen oder beim Walzen feinstzerstäubter, gegossener herkömmlicher Teilchen aus 99% Aluminium (die alle eine Korn- grösse von weniger als 0,074% mm haben) bei einer beliebigen Temperatur, vom kalten bis zum vollstän dig vorerhitzten Zustand, erzielen kann.
Beim Betrieb der Walzen mit hohen Geschwindig= keiten tritt jedoch ein Problem durch Hängenbleiben auf, das eine Kühlung der Walzen notwendig macht. Eine solche Kühlung kann durch Bespritzung der beiden Walzen mit Wasser auf der Seite, auf welcher der Streifen austritt, erreicht werden, wobei man das Wasser so gegen den Walzenumfang spritzt, dass da- auftreffende Wasser durch die Wärme der Walzens während ihres Umlaufes erhitzt und verdampft wird.
Man spritzt nur soviel Wasser auf, dass das gesamte Wasser von den Walzen verdampfen kann, bevor die Walzen wieder mit den zugeführten Teilchen in Berüh rung kommen können, da ein Überschuss an Wasser oder an den Walzen haftendes Wasser die Güte des gewalzten Bandes verringern könnte und möglicher weise auch zu einer Explosionsgefahr führt, wenn man die Walze mit den erhitzten Teilchen zusammenkom men lässt. Man kann die Walzen andererseits auch von innen kühlen, wie durch Zirkulation von Wasser oder einem anderen Kühlmedium im Walzeninneren.
Nachdem die vorerhitzten, gegossenen Teilchen in einem einzigen Durchgang durch die Walzen zu einem festen Metallband verfestigt worden sind, kön nen die Eigenschaften des Bandes vorzugsweise durch mindestens eine anschliessende Walzreduktion ver bessert werden, bei der die- Teilchen weiter zusammen gepresst werden und der aufgebrochene Oxydfilm auf den ursprünglichen Teilchen weiter in dem Band material verteilt wird.
Diese aufgebrochenen Teilchen des Oxydfilms können durch weitere Walzbehandlung weiter verteilt werden und sind für das Band nicht nachteilig, sondern verbessern im Gegensatz dazu sogar seine Festigkeit, da sie die Schwächungsebenen, die sich sonst durch das Band erstrecken. könnten, unterbrechen. Das hergestellte Band kann dement sprechend bessere Eigenschaften besitzen als ein gleichartiges Band, das aus dem gleichen aluminium haltigen Metall nach der herkömmlichen Weise des Giessens von Rohblöcken und Walzens hergestellt worden ist.
Wenn das Band jedoch wesentlich herun tergewalzt worden ist, ist das Oxyd gewöhnlich so gut verteilt, dass seine Auswirkung auf die Festigkeit ver- nachlässigbar ist.
Das hergestellte Band hat die unerwartete und wertvolle Eigenschaft, dass seine Oberflächen sich besonders gut für die anodische Behandlung eignen. Ein anodisch behandeltes, gemäss der Erfindung her gestelltes Band, einschliesslich des heruntergewalzten Bandes, ist von Kornabgrenzungen und Streckungen auf der Bandoberfläche verhältnismässig frei und be sitzt dementsprechend einen überlegenen Oberflä chenglanz und eine überlegene Gleichmässigkeit des Aussehens, wenn man Teilchen der gleichen Legie rung verwendet.
Der Druck, der am Walzenspalt auf die Metall teilchen ausgeübt wird, sollte einen Wert von min destens mehreren tausend Pounds/Quadratzoll (1 Pound/Quadratzoll = 0;07 kg/cm=entsprechend etwa mehreren hundert Kilogramm/Quadratzentime- ter) haben, der ausreicht, um die Teilchen vollständig zu einem festen Metallband zu verdichten.
Der ge naue Wert des Druckes bestimmt sich praktisch aus den Walzbedingungen, da die Walzen auf ein begrenz tes Anfangsspiel eingestellt sind und einen Walzdruck entgegen den Hemm- oder Haltekräften des Walz werkrahmens ausüben, wenn sie durch das Metall in dem Walzenspalt auseinandergepresst werden. Die Eigenschaften des der Walzbehandlung unterworfenen speziellen aluminiumhaltigen Metalls stellen einen der Faktoren dar, welche den Wert des Druckes beeinflus sen, der benötigt wird und sich in dem Walzwerk entwickelt.
Gegossene Teilchen, die sich praktisch für den Einsatz eignen, haben mindestens eine solche Grösse, dass sie von einem 200-Maschen-Sieb (U.S. Standard Sieve Series; lichte Maschenweite 0,074 mm) zurückge halten werden; feinere Aluminiumteilchen ergeben be kanntlich eine Explosionsgefahr;
was ein Hindernis für die Handhabung und Walzung solcher feinerer Teilchen in einer Luft enthaltenden Atmosphäre dar stellen würde. Darüberhinaus führt das Problem des Aneinanderhängens nach der Vorerhitzung dazu, dass eine Kornmindestgrösse notwendig ist, und macht die Verwendung gröberer Teilchen, vorzugsweise von Teilchen mindestens einer solchen Grösse erwünscht, dass diese von einem 40-Maschen-Sieb (lichte Ma schenweite 0,42 mm) zurückgehalten werden.
Eine spezielle obere Grenze für die Grösse der gegossenen Teilchen, die man bei der praktischen Durchführung der Erfindung verwenden kann, gibt es mit der Aus nahme nicht, dass für ein Walzwerk, das Arbeits walzen von gegebenem Durchmesser aufweist, eine inhärente obere Grenze für die Grösse der Teilchen besteht, die sich gemäss der Erfindung mit Erfolg den Walzen zuführen und zwischen diesen verdichten lassen. Die Teilchen sollen auch in freifliessender Form vorliegen und beim Vorerhitzen nicht aneinan- derhängen, so dass sie kontinuierlich in den Walzen spalt eingeführt werden können.
Man kann die aluminiumhaltigen Teilchen zur Er zielung der erforderlichen Grösse und Form für die Walzbehandlung nach verschiedenen Arbeitsweisen giessen. Man kann z. B. geschmolzenes aluminium- haltiges Metall über eine Lochplatte giessen, deren Löcher das Metall passiert und von denen es in knopf- förmigen Tropfen abfällt, vorzugsweise in einen Trog Wasser. Die verfestigten Tropfen haben gewöhnlich einen Durchmesser in der Grössenordnung von etwa 9,5 mm (3/8 Zoll).
Teilchen genügender Grösse las- wn. sich auch unter Abänderung der Feinstzerstäubungs- technik giessen, aber diese Arbeitsweise wird nicht be vorzugt, da das Produkt von Feinstoffen begleitet ist, die ausgesiebt werden müssen.
Die bevorzugte Methode zur Herstellung der gewünschten aluminiumhaltigen Teil chen besteht vielmehr darin, sie durch den Schleuder guss zu erzeugen; diese Arbeitsweise ist wirtschaftlich und erlaubt eine gute Lenkung der Teilchenform, -grösse und -verteilung durch Wahl der Grösse der Öffnungen, durch welche das Metall gegossen wird und, was wichtiger ist, durch Veränderung der die Zentrifugal- oder Schleuderkraft erzeugenden Um drehungsgeschwindigkeit.
Die grösseren, im Schleuderguss gegossenen Teil chen neigen dazu, kugelförmig zu sein, und die klei neren, beim Schleuderguss erhaltenen Teilchen sind nadelförmig. Die kugelförmigen Teilchen sind frei fliessend und lassen sich zufriedenstellend walzen, selbst beim Arbeiten mit verhältnismässig kleinen Wal zen (z. B. von 12,7 cm Durchmesser). Die nadelför migen Teilchen erweisen sich auch als freifliessend, und ihre Form unterstützt anschliessend die Einfüh rung der Teilchen in den Walzenspalt und ihre Ver festigung in demselben in höchst gleichmässiger und rascher Weise.
Bevorzugt werden diejenigen nadel förmigen Teilchen, die eine scheinbare Dichte zwi schen etwa 0,75 und 1,02 g/cm3 aufweisen und von denen mindestens etwa 80% eine Teilchengrösse im Bereich zwischen etwa 0,42 und 0,25 mm (40 und 60 Maschen) haben.
Die aluminiumhaltigen Teilchen werden z. B. im Schleuderguss hergestellt, indem man kontinuierlich geschmolzenes aluminiumhaltiges Metall in den Kopf eines zylindrischen Gefässes eingibt, das um eine Ver tikalachse umläuft und Seitenöffnungen aufweist, durch welche das geschmolzene Metall auf Grund der Zentrifugalkraftwirkung aus dem Gefäss radial her ausgeschleudert wird. Bei niedrigeren Geschwindig keiten erweisen sich die Teilchen als kugelförmig, und bei höheren Geschwindigkeiten sind die Teilchen klei ner, wobei sie Nadelform annehmen.
Die Teilchen erstarren in der Luft zumindest zum Teil und können vollständig in der Luft abgekühlt oder auf andere Weise in einem Behälter mit Wasser gesammelt wer den. Sie zeichnen sich in beiden Fällen durch eine glänzende Oberfläche aus; dies zeigt, dass sie im Ver gleich mit herkömmlichen, feinstzerstäubten Pulvern verhältnismässig wenig oxydiert sind.
Die Herstellung dieser herkömmlichen Pulver er folgt durch Einsaugung in einen Strom verdichteter Luft oder verdichteten Dampfes, der sie in feinzerteil ter Form ausstösst. Herkömmliche, durch Feinstzer- stäubung gewonnene Teilchen sind fein (Korngrösse in der Grössenordnung von etwa 300 Maschen) und stellen eine solche Explosionsgefahr dar, dass man sie in besonderer Weise sammeln muss, was zu entsprechen den zusätzlichen Kosten führt.
Durch Begrenzung der Geschwindigkeit des umlaufenden Gefässes kann man durch Schleuderguss erzeugte Teilchen in Grös- sen bilden, die sicher über dem Bereich liegen, in dem eine Explosionsgefahr auftritt, was ihnen eine besondere Eignung verleiht, Weitere Einzelheiten ent halten die hierunten folgenden Beispiele.
Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 nimmt die An lage 10a in einem Trichter 12 die im Schleuderguss hergestellten, aluminiumhaltigen Teilchen 11 auf. Der Trichter gibt die Teilchen an ein Paar Arbeitswalzen 14; 15 ab. Die Teilchen 11 werden dabei durch den von den Walzen gebildeten Spalt 16 hindurchgeführt und unter hohem Druck gewalzt und dabei zu einem festen Metallband 18 verfestigt. Die das Band bilden den Walzen 14, 15 werden von geeigneten (nicht ein gezeichneten) Mitteln mit gleichen Umfangsgeschwin digkeiten angetrieben.
Vorzugsweise wird das Band 18 durch ein oder mehrere folgende Paare von Ar beitswalzen 20 geführt, um das Metall zu bearbeiten und auf die gewünschte Dicke zu reduzieren, wobei in keiner Stufe eine Sinterung erfolgt. Das anschlies- sende Walzen erfolgt in bezug auf die Temperaturen und anderen Bedingungen (einschliesslich jeglicher gewünschter Temperung) in herkömmlicher Weise an das jeweils zu behandelnde Metall und die gewünschte Enddicke und die gewünschten Endeigenschaften, wie Härte, angepasst.
Die Teilchen 11 werden vor der Einführung in den Trichter 12 auf einem beliebigen, geeigneten Wege vorerhitzt oder können im Trichter vorerhitzt werden. Wichtig ist die Temperatur der Teilchen 11 bei der Einführung in die Arbeitswalzen 14, 15. Auf der Seite der Walzen 14, 15 nahe der Stelle des Austritts des Bandes 18 ist ein Paar Zerstäuber 19 angeordnet, die einen kühlenden Strom Wasser oder dergleichen ge gen die Walzen 14, 15 richten. Die Menge des zuge führten Kühlmediums wird so eingestellt, dass ein Verdampfen der gesamten Flüssigkeit auf den Wal zenoberflächen vor dem erneuten Zusammenkom men mit den Teilchen 11 sichergestellt ist.
Bei der abgeänderten Vorrichtung 10b nach Fig. 2 werden die Teilchen 11 von einem Beschickungstrich ter 30 auf das umlaufende Band 32 aufgeleitet, das sie zu einem Austragepunkt 34 führt. Das umlaufende Band 32 und der Auslass 36 des Trichters sind in einem Ofen 38 eingeschlossen. In die Ofenkammer wird durch einen oder mehrere Einlässe 42 erhitzte Luft oder ein anderes erhitztes Gas 40 eingeführt, um die Teilchen auf dem umlaufenden Band 32 zu erhit-, zen; die Abluft 41 wird durch einen oder mehrere Auslässe 44 abgezogen.
Die erhitzten Teilchen wer den in einen zweiten Trichter 46 ausgetragen und dar- auf in den Spalt der Verdichtungswalzen 14,. 15ge- führt, die den in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Walzen entsprechen.
Dem Fachmann werden sich verschiedene Abän derungen anbieten, wie eine Zuführung von Schichten aus Teilchen verschiedener Legierung zu den Walzen 14 und 15, um verschiedene--Kern- und Plattierungs- effekte zu erzielen.
Darüberhinaus kann man mit den Teilchen einen oder mehrere feste Metallstreifen zwi schen die Walzen 14 und 15 einführen, wie einen Streifen zur Bildung eines Unterlagestreifens in An lage an eine der Walzen 14 oder 15 oder zwei solche Streifen zur Bildung einer zweischichtigen Unterlage in Anlage an eine der Walzen 14 und 15 oder einen oder mehrere Streifen bei auf beiden Seiten befindlichen Teilchen aus dem aluminiumhaltigen Material, so dass ein solches Streifenmaterial aus einem oder mehreren Streifen beidseitig von einer Schicht des aus den Teil chen gebildeten festen Metalls bedeckt ist.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Er läuterungen der Erfindung.
<I>Beispiel 1</I> Man hält im Schmelzofen eine Charge aus ge schmolzenem, aluminiumhaltigem Metall, das min destens 99% Aluminium enthält, und trägt das Me tall in eine hohle, zylindrische Giesspfanne aus Guss- eisen aus, die einen Aussendurchmesser von 7,6 cm hat und in der Seitenwand Öffnungen von 1,32 mm Durchmesser aufweist, die im Mittenabstand von 9,53 mm angeordnet und in 10 Reihen vorgesehen sind.
Man lässt die Pfanne um ihre vertikal angeord nete Achse mit etwa 3943 U/Min. umlaufen und gibt in das obere offene Ende geschmolzenes Aluminium ein, wobei die Temperatur in der Pfanne 729 C be trägt.
Die aus der Pfanne gegossenen Teilchen haben Nadelform und ergeben die folgende beispielhafte Siebanalyse:
EMI0004.0074
<I>kleiner <SEP> als <SEP> grösser <SEP> als <SEP> Anteil</I>
<tb> 2,00 <SEP> mm <SEP> Spuren
<tb> 2,00 <SEP> mm <SEP> 0,84 <SEP> mm <SEP> 20,10/,
<tb> 0,84 <SEP> mm <SEP> 0,59 <SEP> mm <SEP> 41,9%
<tb> 0,59 <SEP> mm <SEP> 0,42 <SEP> mm <SEP> 26,8<B>0/,</B>
<tb> 0,42 <SEP> mm <SEP> 0,30 <SEP> mm <SEP> 9,8%
<tb> 0,30 <SEP> mm <SEP> 0,25 <SEP> mm <SEP> 1,1%
<tb> 0,25 <SEP> mm <SEP> 0,3% Diese nadelförmigen Teilchen werden in einem Luftofen, der mit einem umlaufenden Gebläse aus gestattet ist und mittels elektrischem Widerstandsheiz- element beheizt wird,
auf eine Temperatur von etwa 482 C vorerhitzt. Die erhitzten nadelförmigen Teil chen werden sofort in einen Trichter eingeführt, der zu einem Paar Verdichtungswalzen führt, deren Ach sen in einer gemeinsamen Horizontalebene liegen. Die Walzen haben einen Durchmesser von 15,24 cm bei einer Fläche von 17,78 cm; der Walzenspalt ist auf einen Anfangswert von 1,32 mm eingestellt. Während des Walzens üben die Walzen auf die Teilchen einen Druck (errechnet) von etwa 844 kg/cm2 aus.
Die Teil chen fliessen aus dem Trichter frei in den Walzenspalt und werden von den Walzen zu einem Band von 17,8 cm Breite und 2,49 mm Dicke verdichtet, dessen Dichte<B>2,71</B> g/cm3 beträgt. Die Streifengeschwindig keit beträgt 16,4 m/Min; der Streifen wird bei dieser Geschwindigkeit gut gebildet und ist fest und bedarf nur einer verhältnismässig geringen Abgratarbeit an den Rändern, um unvollständig gewalzte Flächen zu beseitigen.
Das Band hat in der beim Walzen erhaltenen Form eine faserartige Beschaffenheit, die sich aus den aufgebrochenen Resten der Oxydwände der Aus gangsteilchen ergibt (vergl. die Mikroaufnahme bei et wa 50facher Vergrösserung der Fig. 3). Versuche er geben eine Zerreissfestigkeit von 1471 kg/cm2 und Festigkeit an der Streckgrenze von 1287 kg/cm2 bei einer Dehnung auf 5 cm Länge von 14%. Nach einer Reduktion durch Kaltwalzen, die zur Erzielung einer vollen Rekristallisation beim Tempern bei 316 C führt (z.
B. um 83 und 94%), zeigt das Bandmate rial Festigkeits- und Dehnungseigenschaften, die einem Bandmaterial mit einem Aluminiumgehalt von 99% (1100 Alloy) entsprechen, das nach der herkömmli- chen Walztechnik (auf Grundlage der Werte gemäss American Society for Metals Handbook, Ausgabe 1948, S. 771, Tabelle 1) durch Herunterwalzen grosser Rohblöcke hergestellt ist.
Proben des gemäss diesem Beispiel 1 hergestellten Bandes nach Reduktion durch Kaltwalzung um 83 bzw. 94% sind in Fig. 4 und 6 an Hand von Mikroaufnahmen bei ungefähr 200facher Vergrösserung gezeigt. Die Fig. 5 und 7 zeigen ent sprechende Mikroaufnahmen des Bandmaterials nach Tempern bei 316 C; sie zeigen, dass eine vollständige Rekristallisation erfolgt.
Dieses Ergebnis könnte nicht erzielt werden, wenn die ursprünglichen Teilchen nicht durch Berührung zwischen nicht oxydiertem Aluminium in jedem Teilchen mit nicht oxydiertem Aluminium in benachbarten Teilchen gründlich an einander gebunden wären. <I>Beispiel 2</I> Wie in Beispiel 1 werden aluminiumhaltige Teil chen mit der Abänderung hergestellt, dass die Pfan- nengeschwindigkeit 400U/Min. beträgt, die Pfanne wiederholt erschüttert wird (z. B. durch Anschlagen mit einer Art Hammer) und die Teilchen gröber sind und Kugelform haben.
Etwa 95% der Teilchen pas sieren ein Sieb von 4,00 mm leichter Maschenweite (5-Maschen-Sieb) und werden von einem Sieb von 2,00 mm lichter Maschenweite (10-Maschen-Sieb) zu rückgehalten. Es werden im wesentlichen die gleichen Arbeitsweisen 1=bei der Vorerhitzung, Walzung und Prüfung angewandt und im wesentlichen die gleichen Ergebnisse erhalten.
<I>Beispiel 3</I> Wie in Beispiel 1 werden Teilchen mit einem Alu miniumgehalt von 99% mit der Abänderung her gestellt, dass die Umdrehungsgeschwindigkeit der Pfanne 2300 U/Min. beträgt. Die Teilchen sind nadel förmig und ergeben folgende Siebanalyse:
EMI0005.0049
<I>kleiner <SEP> als <SEP> grösser <SEP> als <SEP> Anteil</I>
<tb> 2,00 <SEP> mm <SEP> 0,9%
<tb> 2,00 <SEP> mm <SEP> 0,84 <SEP> mm <SEP> 23,4%
<tb> 0,84 <SEP> mm <SEP> 0,59 <SEP> mm <SEP> 35,3%
<tb> 0,59 <SEP> mm <SEP> 0,42 <SEP> mm <SEP> 34,0%
<tb> 0,42 <SEP> mm <SEP> 0,30 <SEP> mm <SEP> 6,3%
<tb> 0,30 <SEP> mm <SEP> 0,25 <SEP> mm <SEP> 0,06%
<tb> 0,25 <SEP> mm <SEP> Spuren Diese Teilchen sind für das Arbeiten mit 15,2-cm- Walzen zu bevorzugen.
Bei Anwendung der gleichen Arbeitsweise beim Walzen und Prüfen werden im wesentlichen die gleichen Ergebnisse wie in Beispiel 1 erhalten. <I>Beispiel 4</I> Das aluminiumhaltige Metall der Beispiele 1 bis 3 gehört dem nicht wärmebehandelbaren Typ an, aber die Erfindung kann auch auf wärmebehandel- bare aluminiumhaltige Metalle, z. B. die Legierung aus ungefähr 96,5% Al, 0,60% Si, bis zu 0,70% Fe, 0,30% Cu, bis zu 0,15% Mn, 1,00% Mg, 0,25% Cr, bis zu 0,25% Zn, bis zu 0,15% Ti, Restbestandteile zu insgesamt etwa 0,10% (6061 Alloy) Anwendung findet.
Man verformt diese Legierung in die Teilchen gemäss Beispiel 1 und unterwirft sie wie in Beispiel 1 der Vorerhitzung und Anfangswalzung zum Band, wobei jedoch der Walzenspalt auf einen Anfangs wert von 0,50 mm eingestellt wird. Dabei wird als Anfangsmaterial ein Band von 1,52 mm Dicke erhal ten, das sich aufrollen lässt und die volle Dichte be sitzt; Prüfungen zeigen, dass das Material eine Zer- reissfestigkeit von 2109 kg/cm2 und Festigkeit an der Streckgrenze von 1758 kg/cm2 und Dehnung (auf 5 cm Länge) von 12% hat.
Nach Reduktion durch Kaltwalzen auf 7,62 mm Dicke wird das Material üblichen Lösungs- und Alterungsbehandlungen (vergl. das Beispiel für 16- bis 20stündige Alterung gemäss American Society for Metals Handbook, Ausgabe 1948, S. 822) unterworfen und dann geprüft, wobei es Festigskeits- und Dehnungseigenschaften zeigt, die denjenigen der gleichen Legierung bei ähnlicher Be handlung nach Herunterwalzen aus einem Rohblock gemäss der herkömmlichen Walzpraxis entsprechen.
<I>Beispiel 5</I> Wie in Beispiel 4 wird eine andere wärmebehandel- bare Legierung aus 0.50% Si max., max. 0,7% Fe, 1,2 bis 2,0% Cu, max. 0,30% Mn, 2,1 bis 2,9% Mg, 0,18 bis 0,40% Cr, 5,1 bis 6,1% Zn, max. D.;
20% Ti, Restbestandteile ausser Aluminium jeweils max. 0,05% und insgesamt 0,15% (7075 Alloy) vorerhitzt und ge walzt und der Reduktion unterworfen, wobei man jedoch mit einer Vorerhitzungstemperatur von 427 C, einer Anfangseinstellung des Walzenspältes auf 1,32 mm, einer Dicke des Anfangsbandes von 2,41 mm und einer Kaltwalzung auf 1,14 mm Dicke arbeitet.
Das Anfangsband lässt sich zusammenrollen, ist fest und hat die volle Dichte. Wenn man das reduzierte Band üblichen Lösungs- und Alterungsbehandlungen unterwirft (vergl. die 24stündige Alterungsprüfung gemäss S.
823 des vorgenannten Handbuches, Ausga be 1948) und prüft, zeigt es Festigkeits- und Deh- nungseigenschaften, die denjenigen der gleichen Legie rung bei entsprechender Behandlung entsprechen, die in der herkömmlichen Weise durch Herunterwalzen aus einem Rohblock hergestellt ist.
<I>Beispiel</I> .6 Es wird eine andere Legierung verwendet, die dem aluminiumhaltigen Metall des Beispiels 1 darin gleicht, dass sie ebenfalls durch Kalthärtung verfestigbar und nicht wärmebehandelbar ist, und aus max. 0,6% Si, max. 0,7% Fe, max. 0,2% Cu, 1 bis 1,5% Mn, max. 0,1% Zn, Restbestandteile mit Ausnahme des Alu miniums jeweils max. 0,05% und insgesamt max.
:0,15% besteht (3003 Alloy):. Aus der Legierung wer den im wesentlichen in der in Beispiel 1 beschriebe nen Weise Teilchen gegossen; die erhaltenen Teil chen haben Nadelform, sind aber etwas feiner als in Beispiel 1 (z:
B. beträgt ihr Anteil an Grössen, die grösser als 0,59 mm sind, etwa 16,4%, an Grössen, die grösser als 0,59 mm und feiner als 0,42 mm und gröber als 0,30 mm sind, 13,2%, während der An teil feiner als 0,30 mm eine Spur darstellt). Diese Teil chen werden wie in Beispiel 1 vorerhitzt und bei An- fangseinstellungen des Walzenspaltes von 0,66, 0,89, 1,32 und 2,03 mm unter Erzeugung eines Bandes mit Dicken von 1,78, 1,83, 2,13 bzw. 2,74 mm gewalzt.
Wenn man das erhaltene Band in der in Beispiel 1 be schriebenen Weise weiter kaltwalzt und tempert, so zeigt es in entsprechender Weise Festigkeits- und Dehnungseigenschaften, die herkömmlichem Band aus der vorliegenden Legierung entsprechen.
Bei jedem der vorstehenden Beispiele erweist es sich als notwendig, die Verdichtungswalzen zu kühlen, was durch Aufspritzen von Wasser auf die Walzen oberflächen nahe des frisch gebildeten Bandmaterials in der grösstmöglichen Menge erfolgt, die noch eine vollständige Verdampfung sicherstellt, so dass die Walzenoberflächen trocken sind, wenn sie mit den Teilchen in. Berührung kommen.
Bei dieser Arbeits weise wird ein Festkleben oder Hängenbleiben des Bandmetalls an den Walzen beim kontinuierlichen Walzen bei etwa 16,4 in/Min. vermieden. Diese Kühlung ergibt eine Walzentemperatur nahe dem Walzenspalt- einlass,. die zwischen und vorzugsweise etwa in der Mitte zwischen dem Siedepunkt des Wassers (100 C) und der angewandten Vorerhitzungstemperatur liegt.
Es ist erwünscht, mit Walzen zu arbeiten, welche die höchstmögliche Temperatur haben, bei der ein Kle benbleiben an den Walzen vermieden wird, da sich gezeigt hat, dass kalte Walzen zu aufgerauhten Rän dern abgegratet und zurückgeführt werden muss, er höht.
Nachdem die Walzen genügend erhitzt sind, wer den die Ränder in der beim Walzen erhaltenen Form sehr gleichmässig, wobei nur wenig Abgratarbeit not wendig ist.
In, all den obigen Beispielen hat sich das Band material in allen Stufen als blasenfrei erwiesen. Eines der Probleme; die sich bei der anodischen Behandlung eines in der herkömmlichen Weise her gestellten Bandes ergeben, ist ein streifiges Aussehen, das von einer auf der anodisch behandelten Ober fläche sichtbaren Streckung des Korns herrührt.
Ein Band, das gemäss der Erfindung hergestellt ist, zeigt im anodisch behandelten Zustand selbst nach wesent licher Kaltreduktion im wesentlichen keine Korn streckung an der Oberfläche, wenn die verwendeten Teilchen im wesentlichen der gleichen Legierung an gehören. Dies ist überraschend, da die ursprünglichen Teilchen unterhalb der Oberfläche in dem Band material während des Walzens -ausgezogen werden, was besonders für die Kaltreduktion gilt.
Dieser sich bei der anodischen Behandlung ergebende Effekt ist in dem folgenden Beispiel erläutert: Beispiel <I>?</I> Der gemäss Beispiel 1 hergestellte Streifen wird in jeder der folgenden Stufen des Beispiels 1, d. h. in dem der Anfangswalzung erhaltenen Zustand und in dem kaltgewalzten Zustand nach einer Reduktion um 83 bzw. 94% und nach der Temperung, die auf jede der Reduktionsstufen folgt, einer anodischen Behand lung unterworfen.
In jedem Falle wird der Streifen in einem 2,5%igen Fluoborsäurebad 12 bis 15 Min. bei 29 C elektropoliert und dann in einem 17%igen Schwefelsäurebad etwa 10 Min. bei 21' C anodisch behandelt, wobei man mit Gleichstrom von 15 V und einer Stromdichte von 1,3 bis 1,6 A/dm2 arbeitet. Die anodisch behandelte Oberfläche ist in jedem Falle streifenfrei, da eine auf der anodisch behandelten Oberfläche sichtbare Kornstreckung im wesentlichen fehlt.
In dem hier gebrauchten Sinn unter nadelförmi gen Teilchen langgezogene Teilchen zu verstehen, die gekrümmt oder gerade sein können, aber deren Länge, gemessen längs einer Mittelachse, das Mehr fache der grössten Dicke auf ihrer Länge beträgt. Die Grössen der im Schleuderguss hergestellten Teilchen gemäss der Erfindung kann von Werten, bei denen die Teilchen ein Sieb von etwa 2,4 mm lichter Ma schenweite (8 Maschen), passieren, bis zu Werten reichen, bei denen sie von einem Sieb von 0,074 mm lichter Maschenweite (200 Maschen) zurückgehalten werden.
Vorzugsweise ist die Grösse von mindestens etwa 80% der Teilchenkleiner als 0,84 mm (20 Ma schen) und grösser als 0,25 mm (60 Maschen), wo bei im wesentlichen keine Teilchen feiner als 0,15 mm (100 Maschen) sind. Die Maschenzahlen entsprechen gemäss dem U. S. Standard Sieve System (vergl. die folgende Tabelle) der Anzahl der gleichen Zahl jedes Satzes in gleichmässigen Abständen parallel zueinan der verlaufender und einander unter rechtem Winkel kreuzender feiner Drähte in jedem Quadratzoll des Siebes.
EMI0007.0005
<I>Sieb <SEP> Nr. <SEP> Sieböffnung, <SEP> mm <SEP> Sieböffnung,</I>
<tb> <I>Zoll</I>
<tb> 5 <SEP> 4,00 <SEP> 0,157
<tb> 8 <SEP> 2,38 <SEP> 0,094
<tb> 12 <SEP> 1,68 <SEP> 0,066
<tb> 16 <SEP> 1,19 <SEP> 0,0468
<tb> 20 <SEP> 0,84 <SEP> 0,0331
<tb> 30 <SEP> 0,59 <SEP> 0,0234
<tb> 40 <SEP> 0,42 <SEP> 0,0166
<tb> 60 <SEP> 0,25 <SEP> 0,0098
<tb> 100 <SEP> 0,149 <SEP> 0,0059
<tb> 200 <SEP> 0,074 <SEP> 0,0<B>0</B>29 Die in der vorstehenden Beschreibung genannten Typangaben für die Aluminiumlegierungen entspre chen den üblichen Bezeichungen der Aluminium As- sociation (U.S.).