DE1241901B - Verfahren zur Herstellung von Kollektorlamellen und Vorrichtung zur Durchfuehrung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT Int. Cl.:

HOlr

Deutsche Kl.: 21 dl-59

AUSLEGESCHRIFT

BIBLIOTHEK OfS DEUTSCHEN PATENTAMTES

Nummer: 1241901

Aktenzeichen: K 50631 VIII b/21 dl

Anmeldetag: 24. August 1963

Auslegetag: 8. Juni 1967

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kollektorlamellen aus einem aus Kupfer- und Stahlpulver bestehenden, in einem stetig fortschreitenden Verdichtungsvorgang und einer Sinterung entstandenen Rohling sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es ist bekannt, Kollektorlamellen durch Kaltpressen von elektrolytisch reinem und zu einem Band vom trapezförmigen Querschnitt gewalztem Kupfer herzustellen.

Dieses bekannte Verfahren weist jedoch wesentliche Nachteile auf, die darin bestehen, daß bedeutende Metallverluste anstehen (über 20%) und daß dadurch, daß bei jedem Stempelschlag nur eine Kollektorlamelle ausgeschnitten werden kann, ein niedriger Leistungsfaktor vorhanden ist und die Verwendung von großen und komplizierten Anlagen mit vielen unwirtschaftlichen Hebevorrichtungen erforderlich ist.

Es ist auch bekannt, für die Herstellung von Kollektorlamellen pulvermetallurgische Verfahren anzuwenden. Nach einem derartigen bekannten Verfahren zur Herstellung von Kollektorlamellen aus Kupfer- und Stahlpulver wird eine Scheidewand in die Form eingeführt und in jeden der durch die Scheidewand abgeteilten Hohlräume jeweils eine Pulversorte eingefüllt, hierauf die Scheidewand entfernt und der Formling durch einen Preßstempel gepreßt und anschließend gesintert.

Ein derartiges Verfahren hat den Nachteil, daß die Fertigung vor jedem Preßvorgang für das Einsetzen bzw. Entfernen der Trennwand unterbrochen werden muß und daß jeweils immer nur ein Rohling aus zwei Pulvern gepreßt wird und eine ununterbrochene Fertigung nicht möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, bei dem bzw. bei der in ununterbrochener Folge ein bandförmiger bimetallischer Rohling gefertigt werden kann und ein Zeitverlust durch die bisher notwendigen Arbeitspausen für das Einfüllen des Metallpulvers in die Form und das Ausstoßen aus der Form vermieden werden kann.

Die Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gelöst, daß das Kupfer- und Stahlpulver zu einem Bimetallband mit rhombischem Querschnitt, dessen Randteile aus Stahl und dessen mittlerer Teil aus Kupfer besteht, durch einen ersten Walzvorgang geformt wird und anschließend das gewalzte Bimetallband in einem zweiten Walzvorgang gesintert und gleichzeitig in warmem Zustand in einer Schutzatmosphäre verdichtet wird und daß aus dem Verfahren zur Herstellung von Kollektorlamellen und Vorrichtung zur Durchführung dieses
Verfahrens

Anmelder:

Kuibyschewskij Awiazionnij Institut,
Kuibyschew (Sowjetunion)

Vertreter:

Dipl.-Chem. L. Zellentin, Patentanwalt,
Ludwigshafen/Rhein, Rubensstr. 30

Als Erfinder benannt:
Gennadij I. Axionow,
Wiktor A. Susanin,
Wsewolod L. Bjeloussow,
Walentin P. Rewjakin,

Alexei M. Ssorokin, Kuibyschew (Sowjetunion) ■

auf diese Weise entstandenen Rohling anschließend Kollektorlamellen gestanzt werden und daß zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Vorrichtung geschaffen wird, bestehend aus einem ersten Walzgerüst zum Walzen des Bimetallbandes aus Kupfer- und Stahlpulver, einem nachgeschalteten Ofen, enthaltend ein zweites Walzgerüst zur Sinterung und gleichzeitiger warmer Verdichtung des Bimetallbandes in einem der Bewegungsrichtung des Bimetallbandes entgegengesetzten Schutzgasstrom, einem daran anschließenden Kühlraum und einer Stanzmaschine.

Das erste Walzgerüst ist mit einem über den Walzen angeordneten Bunker mit zwei Zwischenwänden versehen, die drei Räume bilden, deren durch die Zwischenwände begrenzter Mittelraum zur Füllung mit Kupferpulver und deren zwei Seitenräume zur Füllung mit Stahlpulver dienen.

Die Außenwände des über den Walzen angeordneten Bunkers und die Zwischenwände weisen in ihrem unteren Teil Profilausschnitte auf, deren Radien der Oberfläche der Walze entsprechen.

Parallel zu den Zwischenwänden sind bewegliche Begrenzungsstreifen angeordnet, deren Unterteil unter einem dem Profil des gewalzten Bandes entsprechenden Winkel abgeschnitten ist und die Begrenzungsstreifen zur Einstellung der Banddichte entsprechend dem Bandquerschnitt drehen.

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Erfindungsgemäß ergibt sich gegenüber den bisher bekannten Verfahren der Vorteil, daß einerseits die Fertigung ohne Stillstand für den jeweiligen Beschickungsprozeß ununterbrochen erfolgt und andererseits der anschließend erfolgende Sinterungsprozeß durch gleichzeitigen Walzdruck erfolgt, wodurch der durch das Sintern erzielte Verdichtungsgrad bedeutend gesteigert wird, so daß ein späteres Aufspalten des bandförmigen Rohlings an den Ubergangsstellen der einzelnen Metallsorten weitgehend ausgeschlossen ist.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 ein Bimetallband für Kollektorlamellen,
F i g. 2 eine Walze für die Herstellung dieses Bandes,

F i g. 3 eine Skizze des Walzgerüstes,

F i g. 4 einen Ofen mit einem zweiten Walzgerüst, in dem die Sinterung und gleichzeitig die Verdichtung des in Fig. 1 dargestellten Bimetallbandes erfolgt,

F i g. 5 einen Aufriß der Form der Lamellenausschnitte auf dem Band,

F i g. 6 eine Taktstraße mit den zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen Vorrichtungen.

Der erste Arbeitsgang des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt ein Walzen eines Bimetallbandes mit rhombischem Querschnitt (F i g. 1) aus Kupfer- und Eisenpulver. Die Randteilel dieses Bandes werden aus Eisenpulver und der mittlere Teil 2 aus Kupferpulver gewalzt.

Die Umformung des Pulvers zum Band erfolgt mittels Walzen, die sich von üblichen Metallverformungswalzen nicht unterscheiden. Jede dieser Walzen 3 (Fig. 2) weist einen tonnenförmigen Teil 4 (Walzentonne), einen WalzenhalsS und einen Zapfen 6 auf. Im tonnenförmigen Teil der Walze ist unter Berücksichtigung des nachfolgenden Verdichtungsvorganges eine der Form des zu walzenden Werkstückes entsprechende Ausnehmung 7 vorgesehen.

Oberhalb der Walzen 3 ist ein derartig gestalteter Bunker 8 vorgesehen (F i g. 3), daß bei einer Änderung gegenseitigen Abstandes der Walzen 3 zwischen den Wänden des Bunkers und der Walzenoberfläche kein Spalt entsteht. Die Außenwände 26 des Bunkers 8 sind an die Oberfläche der Walzentonne angerieben. Im Inneren des Bunkers sind an die Oberfläche des Kalibers angeriebene Zwischenwände 9 angeordnet.

Der Abstand zwischen den Innenwänden 9 wird mittels Schrauben eingestellt, falls eine Änderung der Breite der Kupferschicht erforderlich ist.

Die Außenwände 26 und die Zwischenwände 9 des Bunkers weisen runde Ausschnitte auf, deren Radien dem Radius der Walzenaussparung entsprechen, damit die Außen- und Zwischenwände dicht an den Walzen anliegen können. Die Zwischenwände 9 können seitlich verschoben werden, ohne hierdurch das dichte Anliegen an den Walzen zu beeinträchtigen.

Der mittlere Raum des die ganze zu verformende Breite des Bandes einnehmenden Bunkers wird mit Kupferpulver beschickt, und die Seitenräume des Bunkers werden mit Stahlpulver gefüllt.

Damit beim Walzen ein Profilband mit sich über seine ganze Breite erstreckender gleichmäßiger Dichte entsteht, sind im Bunker Begrenzungseinrichtungen vorgesehen, die das Pulver der Umformungszone zuführen und als 1,5 bis 2 mm dicke und 6 mm breite, aus Stahl bestehende Begrenzungsstreifen 10 gestaltet sind.

Unterhalb ist jeder Begrenzungsstreifen 10 unter einem dem Profilwinkel des gewalzten Bandes entsprechenden Winkel abgeschnitten.

Durch Heben und Senken der Begrenzungsstreifen mittels der Schrauben 11 erfolgt eine Dosierung des Pulvers in der Umformungszone und damit eine dem Querschnitt des Bandes entsprechende Regelung der Dichte.

Als nächster Arbeitsgang folgt das Sintern des aus Pulvern gewalzten Bimetallbandes unter gleichzeitiger Verdichtung durch Warmwalzen. Dieser Arbeitsgang erfolgt in einem kontinuierlich wirksamen elek-

ao irischen Ofen 24 und in einer Schutzgasatmosphäre. In diesem Ofen 24, der in F i g. 4 dargestellt ist, wird das Band zusammengedrückt und kalibriert.

Bekanntlich erfolgt ein Zusammenbacken viel schneller bei gleichzeitiger Verdichtung als beim freien Sintern, da die Sinterung unter Druck durch plastisches Fließen des Werkstoffes bewirkt wird. Das Band wird vor Beginn des Ofenbetriebes in den Ofen eingebracht. Am Ofeneingang und -ausgang, d. h. beiderseits der luftdichten Muffel 12, sind Labyrinthdichtungen angeordnet.

Anschließend wird in den Ofen ein Reduktionsmittel (Wasserstoff oder konvertiertes Erdgas) eingebracht, das in Gegenrichtung zur Bandbewegung fließt und am Ofenausgang — wie mit dem Bezugszeichen 13 bezeichnet — angezündet wird.

Nach dem Einbringen des Reduktionsgases werden im Ofen in einem zweiten Walzgerüst 22 angeordnete Walzen 14 und 15 bei gleichzeitiger Inbetriebsetzung des Walzgerüstes 21 mit den Walzen3 (Fig. 3) in Bewegung gesetzt. Der Antrieb der Walzen 14 und 15 erfolgt durch Elektromotoren über besondere, in der Zeichnung nicht angegebene, ein genaues Übereinstimmen der Geschwindigkeiten der Walzen 3 im Walzgerüst 21 und der Walzen 14 und 15 im Walzgerüst 22 im Ofen 24 gewährleistenden Variations- und Untersetzungsgetriebe, da jeder Geschwindigkeitsunterschied bei der Drehbewegung der Walzen im Walzgerüst 21 und im Walzgerüst 22 zu einem Reißen des ungesinterten Bandes führen würde.

Den Walzen 14 und 15 wird von einem Umformer 16 elektrischer Strom zugeführt.

Beim Durchgang zwischen den Walzen 14 wird das Bimetallband gesintert, wobei der Walzendruck klein sein soll und mittels einer Druckfeder 17 einstellbar ist.

Zwischen den Walzen 15 wird das Band erwärmt und in diesem Zustand verdichtet. Der Abstand zwischen den Walzen 15 soll der vorgegebenen Banddicke entsprechen.

Nach der Verdichtung durchläuft das fertige Band einen Kühlraum 18 und wird zu einer (in der Zeichnung nicht angegebenen) Rolle gewickelt.

Der letzte Arbeitsgang des Herstellungsverfahrens ist das Stanzen der Kollektorlamellen aus dem gesinterten und verdichteten Band. Das Stanzen erfolgt mit üblichen Maschinen, wobei mit einem Stempelschlag jeweils zwei Lamellen gestanzt werden. Hierdurch steigt die Leistung der Stanzmaschine, wie aus

Claims (5)

F i g. 5 ersichtlich, um das Zweifache, wobei mit 19 fertige Lamellen und mit 20 Stahlabfall bezeichnet ist. Alle Einrichtungen, die zur erfindungsgemäßen Erzeugung der Kollektorlamellen erforderlich sind, werden zu einer Taktstraße zusammengefaßt, die einen kontinuierlichen Herstellungsvorgang gewährleistet. Zu dieser in Fig. 6 dargestellten Taktstraße gehören das Walzgerüst 21, in dem das Bimetallband gewalzt wird, der Ofen 24 mit dem Walzgerüst 22, in dem die Sinterung und warme Verdichtung erfolgen, der Kühlraum 18 und die Stanzmaschine 23 zum Stanzen der Lamellen. Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Kollektorlamellen aus einem aus Kupfer- und Stahlpulver bestehenden, in einem stetig fortschreitenden Verdichtungsvorgang und einer Sinterung entstandenen Rohling, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupfer- und Stahlpulver zu einem Bimetallband (25) mit rhombischem Querschnitt, dessen Randteile aus Stahl und dessen mittlerer Teil aus Kupfer besteht, durch einen ersten Walzvorgang geformt wird und anschließend das gewalzte Bimetallband in einem zweiten Walzvorgang gesintert und gleichzeitig in warmem Zustand in einer Schutzatmosphäre verdichtet wird und daß aus dem auf diese Weise entstandenen Rohling anschließend Kollektorlamellen (19) gestanzt werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem ersten Walzgerüst (21) zum Walzen des Bimetallbandes (25) aus Kupfer- und Stahlpulver, einem nach-

geschalteten Ofen (24), enthaltend ein zweites Walzgerüst (22) zur Sinterung und gleichzeitiger warmer Verdichtung des Bimetallbandes (25) in einem der Bewegungsrichtung des Bimetallbandes entgegengesetzten Schutzgasstrom, einem daran anschließenden Kühlraum (18) und einer Stanzmaschine (23).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Walzgerüst (21) mit einem über den Walzen angeordneten Bunker (8) mit zwei Zwischenwänden (9) versehen ist, die drei Räume bilden, von denen der durch die zwei Zwischenwände (9) begrenzte Mittelraum zur Füllung mit Kupferpulver und die zwei Seitenräume zur Füllung mit Stahlpulver dienen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwände (26) des über den Walzen angeordneten Bunkers (8) und die Zwischenwände (9) in ihrem unteren Teil Profilausschnitte haben, deren Radien den Radien der Oberfläche der Walze entsprechen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel denZwischenwänden(9) bewegliche Begrenzungsstreifen (10) angeordnet sind, deren Unterteil unter einem dem Profil des gewalzten Bandes entsprechenden Winkel abgeschnitten ist und die Begrenzungsstreifen (10) zur Einstellung der Pulverzuführung und damit zur Einstellung der Banddichte entsprechend dem Bandquerschnitt dienen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 581502, 600 822,
755482, 966 037, 973 759;
britische Patentschrift Nr. 719 636.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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