DE102004019553A1

DE102004019553A1 - Schichtblock mit durch Hochtemperaturlöten verbundenen Segmentblechen

Info

Publication number: DE102004019553A1
Application number: DE102004019553A
Authority: DE
Inventors: Bernd Krause
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde Hydraulics GmbH and Co KG
Priority date: 2004-04-22
Filing date: 2004-04-22
Publication date: 2005-11-10
Also published as: JP5113989B2; US20050244669A1; JP2005305549A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schichtblock, insbesondere hydraulischen Steuerventilblock, bestehend aus einer Mehrzahl von aufeinandergeschichteten und miteinander verbundenen Segmentblechen (S1-S26). Um mit geringem Aufwand die Festigkeit des Schichtblocks, insbesondere gegenüber pulsationsartig auftretenden Belastungen, zu erhöhen und dessen Einsatzbereich zu erweitern, sind erfindungsgemäß die Segmentbleche (S1-S26) durch Hochtemperaturlöten mittels Nickellot stoffschlüssig miteinander verbunden, wobei das Nickellot vor dem Löten auf den Segmentblechen (S1-S25) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schichtblock, insbesondere hydraulischen Steuerventilblock, bestehend aus einer Mehrzahl von aufeinandergeschichteten und miteinander verbundenen Segmentblechen.

Ein gattungsgemäßer Schichtblock ist in der DE 199 29 828 A1 offenbart. Bei diesem Schichtblock befindet sich in Depoträumen Lotmaterial, das während des Lötvorganges durch Kapillarwirkung über kapillare Lotzuflusspfade in die Spalten zwischen die Segmentbleche fließt, um dort zu erstarren und somit die Segmentbleche dauerhaft miteinander zu verbinden. Gattungsgemäße Schichtblöcke können beispielsweise als hydraulische Wegeventile verwendet werden.

Bei Versuchen mit gattungsgemäßen, als Steuerventilblöcken ausgebildeten Schichtblöcken hat sich gezeigt, dass deren Druckbelastbarkeit, insbesondere gegenüber Druckpulsationen, teilweise deutlich geringer ist als die Druckbelastbarkeit von Ventilblöcken, die auf herkömmliche Weise, nämlich durch Gießen hergestellt sind. Der Einsatzbereich solcher Schichtblöcke ist deshalb begrenzt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, mit geringem Aufwand einen Schichtblock der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, dessen Festigkeit, insbesondere gegenüber pulsationsartig auftretenden Belastungen, erhöht ist und der daher über einen erweiterten Einsatzbereich verfügt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Segmentbleche durch Hochtemperaturlöten mittels Nickellot stoffschlüssig miteinander verbunden sind, wobei das Nickellot vor dem Löten flächig auf den Segmentblechen angeordnet ist.

Der erfindungswesentliche Gedanke besteht demnach im flächigen Auftrag des Lotmaterials kombiniert mit der Verwendung eines Lotmaterials, bei dem Nickel bzw. eine Nickellegierung das maßgebliche Element bildet und mittels Hochtemperaturlöten, also bei Temperaturen von mehr als 900 Grad Celsius, verarbeitet wird.

Gegenüber anderen Lotmaterialien verfügt Nickel über eine erhöhte Festigkeit (etwa doppelt so hoch wie Kupferlot) und eine höhere Kapillarkraft. Darüber hinaus ist Nickellot sehr formtreu, d. h. es verschließt bei Überdosierung keine Kanäle innerhalb des Schichtblocks, da es weniger dünnflüssig ist als andere Lotmaterialien, z. B. Kupferlot. Schließlich verfügt Nickellot auch über eine hohe Korrosionsbeständigkeit.

Die Belastbarkeit eines als hydraulischer Steuerventilblock ausgebildeten, erfindungsgemäß hergestellten Schichtblockes ist um 100 bis 150 bar gegenüber einem Schichtblock erhöht, dessen Segmentbleche mit einem Lotmaterial auf Kupferbasis miteinander verbunden sind.

Aufgrund der hohen Eigenhärte des erfindungsgemäß zum Einsatz kommenden Nickellots ist es ferner nicht erforderlich, die Wände von in den Schichtblock eingearbeiteten und zur Aufnahme von Längsschieber- oder Drehschieberkolben vorgesehenen Bohrungen zu härten. Das zwischen den Segmentblechen in den Lotspalten befindliche und ausgehärtete Nickellot dient dabei als „harte" Führung für die Kolben. Die Segmentbleche selbst können daher aus einem unlegierten Stahl bestehen, der preiswerter ist, als härtbare legierte Stähle.

Im Hinblick auf einen geringen Aufwand bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Schichtblocks erweist es sich von Vorteil, wenn das Nickellot als Paste mittels Siebdruckverfahren auf den Segmentblechen mindestens einseitig aufgebracht ist.

Dadurch ist eine gute Eignung für die Serienherstellung gegeben. Die Menge des aufzubringenden Lotmaterials kann dabei auf einfache Weise durch die Maschenweite im Sieb reguliert werden. Bei dem erfindungsgemäßen Schichtblock ist es daher möglich, eine sehr gleichmäßige Lotspaltdicke zu erzielen und damit eine hohe Maßgenauigkeit des Schichblocks im Höhenbereich. Dadurch müssen bei Verwendung des Schichtblocks als Steuerventil die innenliegenden Steuerkanten in der Regel nicht nachbearbeitet werden.

Gleichwohl ist es grundsätzlich auch möglich, das Lotmaterial als Folie zwischen den Segmentblechen flächig anzuordnen.

Gemäß einer besonders günstigen Weiterbildung der Erfindung ist zwischen den stoffschlüssig miteinander verbundenen Segmentblechen eine Lotnahtdicke von 10 bis 30 Mikrometer vorgesehen, Idealerweise ca. 20 Mikrometer. Hierbei ergibt sich ein Festigkeitsmaximum der stoffschlüssigen Verbindung.

Sofern ein als untere Abschlussplatte vorgesehenes Segmentblech mit mindestens zwei vertikalen Fixierstiften verbunden ist, die in gleitendem Eingriff mit zueinander fluchtenden Fixierbohrungen der nachfolgenden Segmentbleche stehen, wird mit einfachen Mitteln eine in horizontaler Richtung wirksame Positionierhilfe geschaffen, mittels der ein seitliches Wandern der Segmentbleche beim Löten unterbunden wird. Hierbei ist das Spiel zwischen den Fixierstiften und den Fixierbohrungen jeweils so bemessen, das ein Nachrutschen der oberen Segmentbleche beim Flüssigwerden des Lotes möglich ist.

Zweckmäßigerweise sind die Fixierstifte mit dem untersten Segmentblech verstemmt, wodurch ihre vertikale Ausrichtung beim Aufschichten der Segmentbleche beibehalten wird.

Im Hinblick auf eine einfache Herstellung der Segmentbleche (beispielsweise durch Laserschneiden) und auf eine hohe Belastbarkeit des fertigen Schichtblocks bestehen die Segmentbleche mit Vorteil aus Vergütungsstahl. Beispielsweise kann hierfür ein unlegierter Vergütungsstahl zum Einsatz kommen, insbesondere C45-Stahl oder ähnliche Stähle.

Für eine an den Lötvorgang anschließende Nachbearbeitung des Schichtblockes (z. B. Feinbearbeitung von Bohrungen) ist es zweckmäßig, wenn mindestens eine Seitenwand des Schichtblocks einen zur Anlage gegen eine in vertikaler Richtung wirksame Spannvorrichtung vorgesehenen Anschlag aufweist, der zwischen der Oberseite und der Unterseite des Schichtblockes angeordnet ist. Ein derartiger Anschlag kann daher in zwei Richtungen benutzt werden, also auch dann, wenn der Schichtblock gewendet wird.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt
1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Schichtblocks und
2 eine perspektivische Darstellung des Schichtblocks gemäß 1.
Der erfindungsgemäßen Schichtblock ist als hydraulischer Steuerventilblock ausgebildet und umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel 26 Segmentbleche S1-S26 aus C45-Stahl, deren Außen- und Innenkonturen bevorzugt mittels Laserschneiden erzeugt werden. Selbstverständlich kann die Zahl der Segmentbleche in einem sehr großen Bereich variieren. Zwischen den Segmentblechen befinden sich 25 Lotnähte L mit einer Lotnahtdicke von vorzugsweise jeweils 20 Mikrometer.
Das Lotmaterial besteht aus Nickellot, d.h. aus einem Lot, dessen maßgeblicher Bestandteil von Nickel bzw. einer Nickellegierung gebildet wird. Dieses Nickellot wird vor dem Verlöten jeweils mindestens einseitig auf den Segmentblechen flächig aufgebracht, vorzugsweise mittels Siebdruckverfahren. Hierbei liegt das Lot als Paste vor, d. h. als Pulver, das in ein Bindemittel eingebettet ist. Die stoffschlüssige Verbindung zwischen den Segmentblechen erfolgt mittels Hochtemperaturlöten im Vakuumofen. Hierbei werden Temperaturen von mehr als 900 Grad Celsius erzielt.
2 zeigt den fertigen Schichtblock, wobei im obersten Segmentblech S1 zwei Fixierbohrungen ZB1 und ZB2 erkennbar sind, in die hinein sich jeweils ein vertikal angeordneter Fixierstift erstreckt, der mit dem untersten Segmentblech S26 verstemmt ist und durch fluchtende Fixierbohrungen der nachfolgend aufgeschichteten Segmentbleche hindurch geführt ist (nicht dargestellt). Das Verstemmen kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass eine stirnseitige Sackbohrung des Zentrierstiftes aufgeweitet wird.
Offenbart ist ferner in einer Seitenwand W ein bevorzugt mittig angeordneter Anschlag A, der zur Anlage gegen eine Spannvorrichtung vorgesehen ist und auch dann benutzt werden kann, wenn der Schichtblock umgedreht ist, also sich das Segmentblech S26 oben befindet und das Segmentblech S1 unten. Derartige Anschläge A können auch an den anderen Seitenwänden vorgesehen sein, vorzugsweise insgesamt drei Anschläge A.

Claims

Schichtblock, insbesondere hydraulischer Steuerventilblock, bestehend aus einer Mehrzahl von aufeinandergeschichteten und miteinander verbundenen Segmentblechen, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmentbleche (S1-S26) durch Hochtemperaturlöten mittels Nickellot stoffschlüssig miteinander verbunden sind, wobei das Nickellot vor dem Löten flächig auf den Segmentblechen (S1-S26) angeordnet ist.
Schichtblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Nickellot als Paste mittels Siebdruckverfahren auf den Segmentblechen (S1-S25) mindestens einseitig aufgebracht ist.
Schichtblock nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den stoffschlüssig miteinander verbundenen Segmentblechen eine Lotnahtdicke von 10 bis 30 Mikrometer vorgesehen ist.
Schichtblock nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein als untere Abschlussplatte vorgesehenes Segmentblech (S26) mit mindestens zwei vertikalen Fixierstiften verbunden ist, die in gleitendem Eingriff mit zueinander fluchtenden Fixierbohrungen (ZB1, ZB2) der nachfolgenden Segmentbleche stehen.
Schichtblock nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierstifte mit dem untersten Segmentblech (S26) verstemmt sind.
Schichtblock nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmentbleche (S1-S26) aus Vergütungsstahl bestehen.
Schichtblock nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Seitenwand (W) des Schichtblocks einen zur Anlage gegen eine in vertikaler Richtung wirksame Spannvorrichtung vorgesehenen Anschlag (A) aufweist, der zwischen der Oberseite und der Unterseite des Schichtblockes angeordnet ist.