DE102020106667A1

DE102020106667A1 - Verfahren zur Herstellung eines zwei- oder mehrlagigen Verbundbandes

Info

Publication number: DE102020106667A1
Application number: DE102020106667.8A
Authority: DE
Inventors: Michael Nielsen; Julio Kuntz; Serdar Fizan
Original assignee: Interplex NAS Electronics GmbH
Current assignee: Ennovi Advanced Engineering Solutions Germany GmbH
Priority date: 2020-03-11
Filing date: 2020-03-11
Publication date: 2021-09-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundbandes (1) durch mindestens einseitiges Plattieren eines Kernbandes (10) mit einem metallischen Plattierungsband (20), welches an einem Plattierungsort (30) auf das Kernband (1) inline zwischen vorzugsweise einer ersten und zweiten Walze (30a, 30b) aufplattiert wird, wobei das Plattierungsband (20) eine Anzahl von Ausnehmungen, Ausstanzungen oder Durchbrüche (21) aufweist, in die beim Plattieren am Plattierungsort (30) zumindest temporär entsprechende Auffüllelemente (40) eingebracht werden und nach dem Plattieren die Auffüllelemente (40) wieder aus den Ausnehmungen (21) entfernt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines zwei- oder mehrlagigen Verbundbandes, insbesondere hergestellt mit einem Walzplattierverfahren.
Es gibt die verschiedensten Verfahren, um metallische Materialien miteinander zu kombinieren. Beim Walzplattieren zum Beispiel werden zwei oder mehr unterschiedliche Materialien miteinander vereint, um die jeweils besten Eigenschaften der einzelnen Werkstoffe optimal nutzen zu können. Selbst normalerweise nicht gut verschweißbare Werkstoffe können durch den Einbau von Zwischenschichten miteinander verbunden werden. Dies gilt sowohl für ganzflächige als auch für streifenförmige Ausführungen. Beim Plattieren werden daher mindestens zwei unterschiedlich metallische Bänder zu einem Verbundmaterial vereinigt. Die Werkstoffe laufen typischerweise parallel vom jeweiligen Coil in die Walzanlage und werden dort, je nach Metall und Materialeigenschaften, durch hohen Walzdruck miteinander verbunden.
Gegenüber der ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannten und weit verbreiteten Galvanik lassen sich mit dem Verfahren des Walzplattierens zum Beispiel auch sehr duktile Schichten herstellen. Zusätzlich lassen sich Plattierungen von Edelmetall-Legierungen erzeugen, die in ihrerFunktionssicherheit den Ausführungen mit reinen Edelmetallen gleichkommen oder diese sogar übertreffen. Für die Beschichtung können Werkstoffe wie Edelmetalle oder Edelmetalllegierungen auf Gold-, Palladium- und Silber-Basis, sowie Kupfer und Kupfer-Legierungen, Nickel, Aluminium und Aluminium-Silizium eingesetzt werden.
Bei der Fertigung von walzplattierten Bändern werden typischerweise drei Fertigungsprozesse unterschieden: Bei der Overlaybeschichtung wird das Trägerband auf einer oder auf beiden Seiten vollflächige belegt. Bei der Inlaybeschichtung finden streifenförmige Einlagenplattierungen Anwendung, die aus im Trägerwerkstoff ein- oder beidseitig eingebettet werden. Als weiteres Verfahren ist die Onlaybeschichtung bekannt, bei der dünne, streifenförmige Kontaktwerkstoffe ein- oder beidseitig direkt aufplattiert werden.
Ferner dienen die walzplattierten Bänder auch der Herstellung von Stanzteilen. Während des Kaltwalzplattierens werden die zu verbindenden Werkstoffe einem Walzspalt zugeführt und die Gesamtdicke beim anschließenden Walzvorgang um zum Beispiel mehr als 50 % verringert. Die in Linie durchgeführte Oberflächenpräparation stellt ein gleichmäßiges Kaltverschweißen sicher. Eine zusätzliche Stabilisierung erhält der Verbund durch die weiteren Prozessschritte Glühen und Walzen. Den geometrischen Ausführungsformen sind allerdings gewisse Grenzen gesetzt. Sollen zum Beispiel vorgestanzte Bänder als Overlay eingesetzt werden, so besteht das Problem, dass insbesondere das Trägerband an den Positionen von Ausstanzungen beschädigt werden kann, Risse dort auftreten oder das Trägerband in die Ausnehmungen hinein beim Plattieren unerwünscht verformt wird.
Somit gibt es derzeit kein geeignetes, kostengünstiges und effizientes Verfahren, um vorgestanzte Bänder für die Walzplattierung einzusetzen. Es ist daher erforderlich zum Beispiel mittels klassischer Bearbeitungsverfahren in aufwändiger Weise die gewünschte Bandware zu erzeugen. Bekannte Frästechniken sind dabei teuer und verlangen einen hohen Werkzeugeinsatz.
Durch Kombination bekannter Bearbeitungsverfahren und Oberflächenveredelungsverfahren wie selektivem galvanischen Beschichten oder Sputtern bzw. Fräsen oder Materialabtragen muss das gewünschte Produkt statt dessen aufwändig erzeugt werden.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, vorbesagte Nachteile im Stand der Technik zu überwinden und ein geeignetes Verfahren bereit zu stellen, um vorgestanzte Bänder als Lage im Walzplattierverfahren verwenden zu können und dadurch strukturierte Banderzeugnisse zu erhalten.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, während dem Zusammenführen der Bänder im Bereich der Walzen beim Plattieren dafür zu sorgen, dass die Ausnehmungen mit einem Werkzeugmaterial oder einem Füllmaterial teilweise oder vollständig ausgefüllt sind.
Erfindungsgemäß wird hierzu ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundbandes durch mindestens einseitiges Walzplattieren eines Kernbandes (Trägerbandes) mit einem metallischen Plattierungsband vorgeschlagen, welches an einem Plattierungsort (Ort an dem der Verbindungsvorgang physikalisch stattfindet) auf das Kernband in einem Inline-Prozess zwischen vorzugsweise einer ersten und zweiten Walze aufplattiert wird, wobei das Plattierungsband bestimmungsgemäß eine Anzahl von Ausnehmungen, Ausstanzungen oder Durchbrüche aufweist, in die beim Plattieren am Plattierungsort zumindest temporär entsprechende Auffüllelemente eingebracht werden und nach dem Plattieren die Auffüllelemente wieder aus den Ausnehmungen entfernt werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Auffüllelemente werkzeugseitig an der zumindest ersten Walze angebracht oder ausgebildet sind und diese Auffüllelemente am Plattierungsort in die Ausnehmungen eingebracht werden, was weiter bevorzugt dynamisch beim Transport der Bänder erfolgt. Detailliert wird dies später anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.
Eine dazu alternative Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Auffüllelemente als externes Füllmaterial vor dem Plattierungsort in die jeweiligen Ausnehmungen eingebracht werden.
In beiden vorgenannten Fällen können die eingebrachten Auffüllelemente die Ausnehmung vollständig oder auch nur teilweise füllen. Bei einer teilweise Füllung kann zum Beispiel vorgesehen sein, dass eine geometrische Form gewählt wird, die eine ausreichende Stütz- und Lagerfunktion bewirkt, die Ausnehmung aber nicht vollständig auszufüllen braucht, wodurch eine einfachere Positionierung der Auffüllelemente in die Ausnehmungen gewährleistet wird.
Speziell für das Ausführungsbeispiel bei dem die Auffüllelemente werkzeugseitig an der zumindest ersten Walze angebracht oder ausgebildet sind, können die Lagetoleranzen der so erzeugten Gegenlagerelemente etwas großzügiger bemessen sein.
In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn die Auffüllelemente an der dem Plattierungsband zugewandten ersten Walze in erforderlicher Anzahl und an entsprechenden Positionen sozusagen als Lagerstempel mit zu den Ausnehmungen korrespondierender Anzahl und korrespondierender Formen aus der Walzenfläche hervorstehen und beim Drehen der ersten Walze während dem Inline-Prozess diese Lagerstempel in die entsprechenden Ausnehmungen im Band eintauchen, die sich zu diesem Zeitpunkt beim Plattieren jeweils zwischen der ersten und zweiten Walze befinden, so dass dadurch jeweils ein Gegenlager in den jeweiligen Ausnehmungen gegenüber dem Walzendruck der zweiten Walze gebildet wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist weiter vorgesehen dass, die Auffüllelemente nach dem Walzplattieren durch ein geeignetes Verfahren aus den Ausnehmungen entfernt wird, was sich bei der werkzeugseitigen Variante durch den Drehprozess ergibt. Bei der alternativen Lösung des Einbringens von externen Füllern, wird ein spezifisches Verfahren zum Entfernen der Auffüllelemente vorgesehen, so wie das Auswaschen, das thermische Entfernen, das abrasive Austragen oder das chemische Auslösen.
Weiter vorteilhaft ist es, wenn das Kernband ebenfalls Ausnehmungen, Ausstanzungen oder Durchbrüche aufweist, die zum Beispiel für die Herstellung des Endproduktes eine Erleichterung und Prozessoptimierung mit sich bringen. In diesem Fall kann vorgesehen sein, das die Ausnehmungen, Ausstanzungen oder Durchbrüche an Positionen im Kernband so angeordnet sind, dass diese in einer Flucht in Dickenrichtung mit Ausnehmungen, Ausstanzungen oder Durchbrüchen des Plattierungsbandes angeordnet sind.
Hierdurch besteht die Möglichkeit, dass die Auffüllelemente gemeinsam in die fluchtenden Ausnehmungen am Kernband und Plattierungsband eingebracht werden.
Ein zweiter und wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft neben dem Verfahren auch eine erfindungsgemäße Walzplattiervorrichtung zur Durchführung des beschrieben Verfahrens, wobei diese Vorrichtung mit wenigstens zwei Walzen am Plattierungsort ausgestattet ist und wobei wenigstens eine Walze an ihrem für die Walzplattierung wirksamen Außenmantel über besagte Auffüllelemente verfügt, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Auffüllelemente als eine Vielzahl an oder aus der Walze heraufbewegbare und insbesondere in die Walze versenkbare Lagerstempel ausgebildet sind.
Dabei ist zu beachten, dass das Muster der Auffüllelemente zum Stanzmuster bzw. zur Schablone zur Herstellung der Ausnehmungen in dem bzw. den Bändern korrespondiert.
Weiter vorteilhaft ist es, wenn alternativ die Lagerstempel in einer von der Walze lösbaren Matrize, die um die Walze herum angeordnet ist, vorgesehen sind. Auf diese Weise lassen sich für das jeweilige spezifisch Muster und entsprechend mit Ausnehmungen versehene Band entsprechende Matrizen bereitstellen und anbringen.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
Es zeigen:

1 eine beispielhafte Darstellung eines herzustellenden Bauteils, insbesondere aus einem walzplattierten Band ausgestanztes Bauteil;
2 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung und
3 ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Nachfolgend wird die Erfindung mit Bezug auf die 1 bis 3 näher erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleiche strukturelle und/oder funktionale Merkmale hinweisen.
In der 1 ist eine beispielhafte Darstellung eines herzustellenden Verbund-Bauteils B, hergestellt aus einem walzplattierten Band gezeigt. Das Bauteil B besitzt eine Trägerschicht hergestellt aus einem Kernband 10 und eine walzplattierte Schicht aus einem metallischen Plattierungsband 20. In der Schicht aus dem Plattierungsband 20 befinden sich zwei runde Ausnehmungen 21 und eine im Wesentlichen kastenförmige Ausnehmungen 21. Eine entsprechende formkongruente kastenförmige Ausnehmungen 11 befindet sich unmittelbar darunter fluchtend in der Trägerschicht gebildet aus dem Kernband 10.
In der 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens in rein schematischer Ansicht gezeigt. Links sind exemplarisch die beiden Ausgangsbänder gezeigt, nämlich ein Kernband 10 mit Ausnehmungen 11 und ein Plattierungsband 20 mit einer Anzahl von Ausnehmungen 21, z. B. hergestellt durch herkömmliches Stanzen.
Die Bänder werden mit Hilfe von optischen und/oder mechanischen Messmittel und Positioniermittel in eine gewünschte relative Lage zueinander gebracht, so dass beim Zusammenführen die kastenförmigen Ausnehmungen 11 in Flucht mit den kastenförmigen Ausnehmungen 21 sind. Die beiden Bänder (10, 20) werden im Inline-Prozess zu einem Plattierungsort 30 geführt, an dem auf das Kernband 1 das Plattierungsband 20 zwischen den dargestellten oberen und unteren Walzen 30a, 30b aufplattiert wird.
Es ist dabei vorgesehen, dass die an der oberen Walze 30a angeordneten Auffüllelemente 40 in die Ausnehmungen 11, 21 eingebracht werden. Dazu sind die Auffüllelemente 40 als hervorstehende Lagerstempel an der Walze 30a ausgebildet. Nach dem Plattieren werden diese Lagerstempel d. h. Auffüllelemente 40 automatisch durch das Drehen der Walzen 30a, 30b wieder aus den Ausnehmungen 11, 21 entfernt werden. Hierdurch wird insbesondere wirksam verhindert, dass es zu Beschädigungen, Verformungen und/oder Rissen der Bänder 10, 20 an den Ausnehmungen 11, 21 kommt.
In der 3 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ebenfalls in rein schematischer Ansicht gezeigt. Links sind wiederum exemplarisch die beiden Ausgangsbänder 10, 20 gezeigt, nämlich ein Kernband 10 mit Ausnehmungen 11 und ein Plattierungsband 20 mit einer Anzahl von Ausnehmungen 21, analog der Ausgangssituation bei 2.
In dieser Variante werden die Auffüllelemente 40 als externes Füllmaterial vor dem Plattierungsort 30 in die jeweiligen Ausnehmungen 11, 21 eingebracht und verbleiben während dem Plattieren in diesen Lagen. Danach erfolgt die Entfernung des Füllmaterials, so dass am Ende das gezeigte Halbzeug gebildet ist.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Verbundbandes (1) durch mindestens einseitiges Walzplattieren eines Kernbandes (10) mit einem metallischen Plattierungsband (20), welches an einem Plattierungsort (30) auf das Kernband (1) in einem Inline-Prozess zwischen vorzugsweise einer ersten und zweiten Walze (30a, 30b) aufplattiert wird, wobei das Plattierungsband (20) eine Anzahl von Ausnehmungen, Ausstanzungen oder Durchbrüche (21) aufweist, in die beim Plattieren am Plattierungsort (30) zumindest temporär entsprechende Auffüllelemente (40) eingebracht werden und nach dem Plattieren die Auffüllelemente (40) wieder aus den Ausnehmungen (21) entfernt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffüllelemente (40) werkzeugseitig an der zumindest ersten Walze (30a) ausgebildet sind und diese Auffüllelemente (40) am Plattierungsort (30) in die Ausnehmungen eingebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffüllelemente (40) als externes Füllmaterial vor dem Plattierungsort (30) in die jeweiligen Ausnehmungen (21) eingebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffüllelemente (40) an der dem Plattierungsband (20) zugewandten ersten Walze (30a) in erforderlicher Anzahl und an entsprechenden Positionen als Lagerstempel mit zu den Ausnehmungen (21) korrespondierenden Formen aus der Walzenfläche (31) hervorstehen und beim Drehen der ersten Walze (30a) während dem Inline-Prozess diese Lagerstempel in die entsprechenden Ausnehmungen (21) eintauchen, die sich zu diesem Zeitpunkt beim Plattieren jeweils zwischen der ersten und zweiten Walze (30a, 30b) befinden, so dass dadurch jeweils ein Gegenlager in den jeweiligen Ausnehmungen (21) für das Kernband (10) gegenüber dem Walzendruck der zweiten Walze (30b) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffüllelemente (40) nach dem Walzplattieren durch ein geeignetes Verfahren aus den Ausnehmungen (21) entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Verfahren zum Entfernen der Auffüllelemente (40) das Auswaschen, das thermische Entfernen, das abrasive Austragen oder das chemische Auslösen verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kernband (10) ebenfalls Ausnehmungen, Ausstanzungen oder Durchbrüche (11) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen, Ausstanzungen oder Durchbrüche (11) an Positionen im Kernband (10) angeordnet sind, die in einer Flucht in Dickenrichtung mit Ausnehmungen, Ausstanzungen oder Durchbrüchen (21) des Plattierungsbandes (20) angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffüllelemente (40) auch in die Ausnehmungen, Ausstanzungen oder Durchbrüche (11) eingebracht werden.
Walzplattiervorrichtung (100) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1, 2, 4 oder 7 bis 9, mit wenigstens zwei Walzen (30a, 30b) am Plattierungsort (30) und wobei wenigstens eine Walze (30a, 30b) an ihrem für die Walzplattierung wirksamen Außenmantel (31) über Auffüllelemente (40) verfügt, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Auffüllelemente (40) als eine Vielzahl an oder aus der Walze heraufbewegbare und insbesondere in die Walze versenkbare Lagerstempel ausgebildet sind.
Walzplattiervorrichtung (100) nach Anspruch 10, wobei alternativ die Lagerstempel in einer von der Walze lösbaren Matrize, die um die Walze herum angeordnet ist, vorgesehen sind.