DE1225026B - Verfahren zum Verbinden von aus Metallfasern hergestellten Werkstuecken - Google Patents

Verfahren zum Verbinden von aus Metallfasern hergestellten Werkstuecken

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Description

  • Verfahren zum Verbinden von aus Metallfasern hergestellten Werkstücken Es ist bekannt, aus Metallfasern Werkstücke, beispielsweise Platten, Blöcke, Vliese u. dgl., herzustellen, um diese entweder als solche für die verschiedensten industriellen Zwecke zu verwenden oder sie nachträglich mit einer Imprägnierung aus Kunststoffen, mineralischen, keramischen Werkstoffen od. ä. zu versehen.
  • Die Herstellung solcher Werkstücke kann bekanntermaßen durch ein Suspensionsverfahren erfolgen, wobei man die Metallfasern in einer Flüssigkeit aufschwemmt und die Flüssigkeit über eine Sieb- oder Filtereinrichtung abführt, so daß, ähnlich wie bei der Herstellung eines Filzes, ein wirres Faserkonglomerat in gleichmäßiger Verteilung entsteht. Nach diesem bekannten Verfahren können auch endlose Bänder hergestellt werden. Jedoch erfordert dieses bekannte Verfahren entsprechende Aufbereitungsanlagen bzw.
  • Sintereinrichtungen, durch deren Breite, Länge und Höhe die Größe der herzustellenden Werkstücke begrenzt ist, so daß meist aus technischen und wirtschaftlichen Gründen die äußeren Abmessungen von Metallfaserwerkstücken relativ klein gehalten werden. In der Praxis tritt jedoch häufig der Fall ein, daß man Metallfaserwerkstücke mit größeren Flächen benötigt, als die bekannten Einrichtungen sie zulassen. Man ist daher gezwungen, große Teile aus mehreren kleinen Teilen zusammenzusetzen, wobei die Art der Verbindung eine entscheidende Rolle spielt.
  • Ferner besteht bei der Verarbeitung von Metallfaserwerkstücken häufig das Erfordernis, Hohlkörper, insbesondere Hohlzylinder, wirtschaftlich herzustellen. Derartige Körper werden z. B. als Filter für Luft oder Flüssigkeiten, zur Geräuschdämpfung in Auspufftöpfen oder zur Auskleidung von Rohren u. dgl. verwendet.
  • Da die Metallfaserwerkstücke üblicherweise hochporös sind, führt das einfache Verbinden nicht zu brauchbaren, festen Verbindungen, da solche porösen Werkstücke nicht elastisch, sondern plastisch verformbar sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das es ermöglicht, Hohlkörper oder andere größere Metallfaserwerkstücke vorteilhaft und besonders wirtschaftlich dadurch herzustellen, daß man von vorgeformten, porösen Werkstükken aus Metallfasern ausgeht und aus einem oder mehreren solcher Werkstücke durch festes Verbinden zweier Kanten und gegebenenfalls vorheriges Biegen die gewünschten Werkstücke herstellt.
  • Diese Aufgabe wird gelöst mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verbinden von aus unge- preßten und gesinterten Metallfasern hergestellten Werkstücken durch Schweißen, Nieten, Schrauben, Klammern, Kleben oder Nähen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Porosität nur der miteinander zu verbindenden Abschnitte der Werkstücke durch mechanisches Verdichten des Metallfasergefüges dieser Abschnitte verringert wird.
  • Es ist bekannt, aus gepreßten Metallspänen bestehende, insbesondere zylindrische Werkstücke am Rand der Stirnflächen zu verdichten, um die Stoßfestigkeit der Werkstückkanten zu erhöhen. Außerdem ist es bekannt, die Festigkeit von porösen, aus gesintertem Metallpulver bestehenden Werkstücken durch örtliche Druckbehandlung zu erhöhen.
  • Beim Verarbeiten von aus gesinterten Metallfasern hergestellten porösen Werkstücken ist die Steigerung der Festigkeit nicht erforderlich, da solche Metallfaserwerkstücke eine im Vergleich mit aus Metallpulver gewonnenen Werkstücken gleicher Porosität an sich sehr viel höhere Festigkeit aufweisen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird im Gegensatz zu den bekannten Verfahren lediglich die Porosität der miteinander zu verbindenden Abschnitte durch mechanisches Verdichten des Metallgasgefüges dieser Abschnitte verringert. Es wurde gefunden, daß sich die Festigkeit der Metallfaserwerkstücke durch das mechanische Verdichten praktisch nicht ändert, was im Gegensatz zu der Wirkung des Verdichtens bei aus Metallpulvern hergestellten Werkstücken steht.
  • Es wurde ferner gefunden, daß erst nach Verringerung der Porosität durch mechanisches Verdichten die zu verbindenden Abschnitte von aus ungepreßten. und gesinterten Metallfasern bestehenden Werkstükken für die verschiedenen Verbindungsverfahren, wie Schweißen, Nieten, Schrauben, Klammern, Kleben oder Nähen, geeignet sind. Die gegenseitige Verbindung der verdichteten Abschnitte ist technisch vorteilhaft und in einfacher Weise nach üblichen Verfahren möglich.
  • Für eine einwandfreie und den verschiedensten Verwendungszwecken angepaßte Verbindung der Endabschnitte von Metallfaserwerkstücken wird erfindungsgemäß also folgendes Verfahren angewendet: Die aus Metallfasern hergestellten Werkstücke, die im allgemeinen ein Porenvolumen von bis zu 90011 aufweisen, werden an den miteinander zu verbindenden Abschnitten durch hohen Druck so stark verdichtet, daß ein hochkomprimierter, dünnerer Ansatz entsteht, in dem das Metallfasergefüge ein wesentlich niedrigeres Porenvolumen besitzt als die nicht verdichteten Abschnitte der Werkstücke. Die so verdichteten Abschnitte werden mit ihren Gegenflächen aneinander- oder übereinandergelegt und durch Schweißen, Nieten, Verklammern, Kleben oder Nähen und durch sonstige bekannte Verfahren miteinander verbunden.
  • Beispielsweise Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäß hergestellten Verbindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt -Fig. 1 eine rechteckige Platte aus Metallfasern mit gleichmäßiger Stärke, Fig.2 eine Platte, bei der an einer Seite durch erfindungsgemäßes Verdichten ein Verbindungsansatz mit niedrigerem Porenvolumen erzeugt wurde, F i g. 3 das Verbinden zweier erfindungsgemäß behandelter Platten durch Überiappen, Fig. 4 eine andere Möglichkeit des Verbindens zweier erfindungsgemäß behandelter Platten durch Uberlappen, Fig.5 eine Verbindung durch Aneinanderlegen der erfindungsgemäß stark verdichteten Endkanten und Verkleben, Fig.6 das Herstellen eines zylindrischen Hohlkörpers aus einer flachen Platte durch Biegen und Verbinden der erfindungsgemäß verdichteten Endkanten der Platte.
  • Die für die Verbindung vorgesehene Fläche einer Metallfaserplatte 1 (Fig. 1) wird unter einer Presse oder mit Hilfe von Walzen mit Preßdrücken bis zu 10 t/cm2, falls das Material es erfordert auch noch mehr, so weit verdichtet, daß das ursprüngliche Porenvolumen verringert wird, falls erforderlich bis gegen Null, wodurch der in Fig. 2 mit 2 bezeichnete Steg entsteht.
  • Die Verbindung erfolgt dann dadurch, daß die solcherart vorbereiteten, zu verbindenden Flächen überlappt oder aneinandergelegt und anschließend geschweißt, genietet, geklammert, geklebt oder genäht werden. Die Stege können grundsätzlich auf eine beliebige und gegebenenfalls voneinander abweichende Dicke gepreßt werden, wie es bei 2, 3 und 4 zu sehen ist. Durch Verwendung von inneren Zwischenlagen oder äußeren Beilagen aus einem dem Fasermaterial entsprechenden oder anderem Werkstoff, der die mechanischen oder Verarbeitungseigenschaften beim Verbinden fördert, läßt sich das erfindungsgemäß Verfahren jedem spezielIen Verwendungszweck der Metallfaserwerkstücke anpassen.
  • Auch das Einbringen oder Aufstreuen von Fasern oder Pulvern aus anderen Metallen auf oder in die für die Verbindung vorgesehenen Flächen, auch zwischen den Metallfasern, ist möglich. Dadurch können z. B. Metallfasern, die vorher nicht geeignet waren, für eine Widerstandsschweißung schweißfähig gemacht werden.
  • Die nachstehenden Ergebnisse der Prüfung der Festigkeit an unverdichteten und unterschiedlich verdichteten Metallfasermatten läßt erkennen, daß bei porösen Metallfaserwerkstücken die Festigkeit von der Dichte unabhängig ist, insbesondere die Festigkeit nicht wie bei pulvermetallurgisch gewonnenen Sinterwerkstücken mit steigender Dichte größer wird.
  • Die untersuchten Metallfasermatten wurden, wie einleitend beschrieben, hergestellt. Es wurden Fasern aus Chromnickelstahl mit 18 0/o Cr und 8,5o Ni verwendet. Die in der nachfolgenden Aufstellung angegebenen Zerreißwerte sind die Grenzwerte von drei Versuchen.
  • Feine Metallfasermatten (Ausgangsstärke 5,5 mm) Etwa 90 °/0 Porenvolumen .. 3,2 bis 3,4 kg Verdichtet auf 4,2 mm 2,6 bis 3,6 kg Verdichtet auf 2,2mm . 3,8 kg Grobe Metallfasermatten (Ausgangsstärke 7,5 mm) Etwa 90 °/o PorenvoIumen .. 5,8 bis 6,0 kg Verdichtet auf 4,3 mm . . 7,6 bis 10,0 kg Verdichtet auf 2,2 mm . . 5,5 bis 7,0 kg Verdichtet auf 1,1 mm . .. 1,8 bis 2,5 kg Die angegebenen Festigkeitswerte sind Werte der pauschalen Festigkeit des Gesamtwerkstückes (Lastangabe in Kilogramm, ohne Bezug auf die fläche).
  • Eine Umrechnung auf den wahren Querschnitt ist bei den hochporösen Werkstücken wegen der ungenauen Querschnittsbestimmung und mit Bezug auf die spätere Verwendung nicht sinnvoll (beispielsweise können auf etwa I mm2 in Einzelfällen keine oder nur eine Faser entfallen).

Claims (1)

  1. Patentanspruch: Verfahren zum Verbinden von aus ungepreßten und gesinterten Metallfasern hergestellten Werkstücken durch Schweißen, Nieten, Schrauben, Klammern, Kleben oder Nähen, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Porosität nur der miteinander zu verbindenden Abschnitte der Werkstücke durch mechanisches Verdichten des MetalIfasergefüges dieser Abschnitte verringert wird. ~~~~~~~ In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 693 032, 814977; deutsche Patentanmeldung B 1846Ib/491 (bekanntgemacht am 26. 4. 1951); französische Patentschrift Nr. 517886; USA.-Patentschriften Nr. 1510 745, 2721378; Mesal treatment and drop forging, Juli 1960, S. 291.
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