DE1244422B

DE1244422B - Verfahren zum Gluehen kaltverfestigter Verbundbleche

Info

Publication number: DE1244422B
Application number: DEV27476A
Authority: DE
Inventors: Dr Albert Perlick; Alfred Gareis
Original assignee: Ver Deutsche Metallwerke AG
Current assignee: Ver Deutsche Metallwerke AG
Priority date: 1964-12-29
Filing date: 1964-12-29
Publication date: 1967-07-13
Also published as: US3432903A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Int. Cl:

C22f

D EUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.:

Nummer: 1244 422

Aktenzeichen: V 27476 VI a/40 d

Anmeldetag: 29. Dezember 1964

Auslegetag: 13. Juli 1967

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Glühen kaltverfestigter Verbundbleche, vorzugsweise aus Aluminium, mit stellenweise zwischen den durch Preßschweißen verbundenen Teilblechen liegenden Trennmittelschichten zwecks späterer Herstellung von Hohlkörpern mit einer geblähten und einer unverformt gebliebenen Seite. Ein derartiges Verfahren ist in der deutschen Auslegeschrift 1 143 775 beschrieben und dargestellt. Solche Verbundbleche stellen ein Zwischenprodukt bei der Herstellung Hohlräume enthaltender Blechteile dar, die z. B. als sogenannte Kanalbleche für Wärmeaustauscher oder als flache Bauteile dort verwendet werden, wo es auf hohe Steifigkeit bei zugleich niedrigem Gewicht ankommt. Bei der Herstellung wird zunächst ein Blech stellenweise mit einem Verschweißung verhindernden nichtmetallischen Trennmittel, ζ. Β. Graphit, bedruckt. Mit einem zweiten gleich großen Blech wird dann die bedruckte Seite des ersten Bleches bedeckt. Beide Bleche werden darauf miteinander durch Preßschweißen (ζ. B. Walzen) an den trennmittelfreien Stellen verbunden. Da das so erhaltene Zwischenprodukt, nämlich ein Blech, in dem stellenweise dünne nichtmetallische Schichten eingeschlossen sind, stark mechanisch verformt, also hart ist, muß es weichgeglüht werden, ehe Hohlräume (ζ. Β. mit Druckluft) dort gebläht werden können, wo sich die dünnen Schichten von Trennmittel befinden, wo also das Blech gedehnt werden soll. Durch Glühen wird zwar eine höhere Dehnbarkeit erzielt; indessen sinkt zwangläufig auch die mechanische Festigkeit. Das beschriebene Herstellungsverfahren ist mit allen preßschweißbaren Metallen durchführbar, also z. B. mit Aluminium, Kupfer, Silber und deren Legierungen mit anderen Metallen sowie mit nichtrostendem Stahl. Aluminium eignet sich besonders gut, weil es an Luft, also ohne Schutzgas, warm walzgeschweißt werden kann. Kanalbleche aus Aluminium sind insbesondere in Gestalt von Kühlschrankverdampfern bekannt.

Es ist üblich, das Zwischenprodukt, nämlich die harten, noch nicht geblähten Bleche in Paketen in mehreren Stunden langsam oder aber einzeln über einem Flammenbett schnell weichzuglühen. In beiden Fällen wird das ganze Blech weich, also auch die Teile, in denen keine nichtmetallischen Schichten enthalten sind, deren Dehnbarkeit somit auch nicht erhöht zu werden braucht; das ist nachteilig. Ein geglühtes Zwischenprodukt, das lediglich dort weich und dehnbar wäre, wo Hohlräume gebläht werden sollen, hätte offensichtlich erhebliche Vorzüge; es wäre mechanisch fester und könnte daher auch dünner und leichter sein als ein überall weiches Blech.

Verfahren zum Glühen kaltverfestigter
Verbundbleche

Anmelder:

Vereinigte Deutsche Metallwerke
Aktiengesellschaft,
Frankfurt/M.- Heddernheim, Zeilweg

Als Erfinder benannt:
Dr. Albert Perlick, Werdohl-Kleinhammer;
¹S Alfred Gareis, Werdohl-Eveking

Wenn allein die auf einer Blechseite an den nichtmetallischen Schichten liegenden Blechteile weichgeglüht werden könnten, würden sich beim Blähen die Kanäle sogar nur nach einer Seite ausprägen; die andere überall hart gebliebene Seite würde fast unverformt bleiben.

Überraschenderweise wurde nun beobachtet, daß der Wärmedurchgang durch die eingeschlossenen dünnen nichtmetallischen Schichten derart schlecht ist, daß es gelingt, nur eine der beiden die Schicht einschließenden Wände weichzuglühen und die andere hart zu belassen. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß nur die aufzublähenden Bereiche des einen Teilbleches weichgeglüht werden, indem zwisehen den Außenflächen des Verbundbleches ein Temperaturgefälle erzwungen wird, dessen obere Grenze mindestens gleich der Weichglühtemperatur des Bleches ist und dessen untere Grenze unterhalb dieser Temperatur liegt. An einem Beispiel sei dies erläutert: Wird ein 1,5 mm dickes Reinaluminiumblech, zwischen dessen Außenflächen sich in der Mitte 10 mm breite und 0,005 mm dicke streifenförmige Schichten von Graphitpulver befinden, von einer Seite mit einer Leuchtgas-Sauerstoff-Flamme erhitzt und von der gegenüberliegenden Seite mit Wasser gekühlt, so kann die eine 0,75 mm dicke Wand sogar zum Schmelzen gebracht und trotzdem die gegenüberliegende hart erhalten werden. Die erhitzte Wand kann somit auch weichgeglüht werden.

Da die Wärmemenge, die zum Erhitzen der einen Wand erforderlich ist, im Vergleich zur insgesamt zugeführten und durch die gegenüberliegende Wand

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mittels Kühlwasser wieder abgeführten Wärmemenge gering ist, muß ein stationäres Temperaturgefälle eingestellt werden, das nur asymptotisch erreichbar ist. Auf der geschilderten Beobachtung beruht das Verfahren nach der Erfindung zum Glühen von hartem Blech, in dem stellenweise dünne nichtmetallische Schichten eingeschlossen sind, und gemäß dem zwischen den Blechaußenflächen ein Temperaturgefälle erzwungen wird, dessen obere Grenze mindestens gleich der Weichglühtemperatur des Bleches ist und dessen untere Grenze unterhalb dieser Temperatur liegt. Das Temperaturgefälle kann dadurch erzwungen werden, daß die eine Blechaußenfläche beheizt und die andere gekühlt wird. Es kann aber auch so vorgegangen werden, wie es vom Oberflächenhärten von Stahlteilen her an sich bekannt ist, nämlich, daß nur eine Blechaußenfläche örtlich beheizt und unmittelbar daneben gekühlt wird.

Das Blech kann auf verschiedene, an sich bekannte Arten erhitzt werden. Neben einer Flamme kann elektrische Induktionserwärmung herangezogen werden; die günstigste Frequenz richtet sich dann nach Metallart und Dicke des Bleches. Auch kann das Blech mittels Joulescher Wärme erhitzt werden. Zweckmäßig werden dann zwei gleich große Bleche aufeinandergelegt und elektrischer Strom parallel durch beide gemeinsam geschickt. Die Außenflächen der Doppelplatte müssen dabei an den Stellen, die hart bleiben sollen, gekühlt werden.

Es ist bereits bekannt, Aluminiumblech, in dem stellenweise dünne nichtmetallische Schichten eingeschlossen sind, dadurch herzustellen, daß zwei verschieden legierte Bleche aufeinander walzgeschweißt werden. In einem so erhaltenen Blech können die auf der einen Blechseite befindlichen Kanalwände selbst dann härter erhalten werden als die auf der anderen, wenn das ganze Blech homogen geglüht wird. Indessen sind nur wenige Aluminiumlegierungen an Luft walzschweißbar; so stören Mangangehalte die Verschweißbarkeit kaum, Magnesiumgehalte dagegen sehr. Das von Natur aus härtere Blech längt sich beim Walzen weniger als das weichere, was dazu führt, daß beide Bleche im Walzenspalt aufeinandergleiten; darunter leiden die gedruckten Trennmittelschichten. Auch besteht der bei dem Beschneiden der fertigen Kanalbleche anfallende Schrott aus einem Legierungsgemisch, das sich nicht nach Umschmelzen unmittelbar wieder verwenden läßt. Natürlich kann das erfindungsgemäße Verfahren auch bei Kanalblechen angewandt werden, die durch Walzschweißen zweier verschieden legierter Bleche entstanden sind. Es können dann noch erheblich höhere Härteunterschiede zwischen den Kanalwänden erhalten werden als bei einem metallisch homogen zusammengesetzten Kanalblech.

An Hand der schematischen Figuren, in denen gleiche Ziffern immer gleiche Teile betreffen, sei die Erfindung beispielsweise erläutert.

F i g. 1 zeigt ein Blech, das von unten her mit einer Flamme erhitzt und von oben gegenüber der Flamme mit Wasser gekühlt wird. Das Blech wird wie auch bei den F i g. 2 und 3 in Pfeilrichtung bewegt; gemäß

F i g. 2 ist die Kühlzone in zwei Kühlzonen geteilt; im übrigen wird wie nach F i g. 1 verfahren;

F i g. 3 zeigt, wie das Temperaturgefälle von einer Blechaußenfläche her erzwungen werden kann, und in

F i g. 4 wird erläutert, wie sich die Hohlraumwanfje bei einem Blech mit einseitig weichen Kanalwändenbeim Blähen zwischen ebenen Halteplatten ausbilden.

Das walzharte, 1,5 mm dicke Reinaluminiumblech 1, in dem stellenweise 0,005 mm dicke und 16 mm breite nichtmetallische Graphitschichten 2 eingeschlossen sind, wird mittels der Leuchtgas-Sauerstoff-Flamme 3 erhitzt und durch Wasser 4 gekühlt. Bei der Anordnung nach F i g. 1 wird zwischen den Blechaußenflächen ein Temperaturgefälle von rund 500° C erzwungen, das im Blech dort, wo sich keine Schichten 2 befinden, nahezu linear verläuft. Wird jedoch der Wärmedurchgang im Blech durch eine Schicht 2 gehemmt, so springt die Temperatur innerhalb der Schicht 2 von nahezu 500° C auf etwa Wassertemperatur. Daher wird die flammenseitige Wand 5 weich geglüht, was durch die Schraffur angedeutet sei. Die wasserseitige Wand 6 hingegen bleibt hart.

Da das überaus große Temperaturgefälle stationär sein muß, damit das Blech nicht durchschmilzt, wird bei der Anordnung nach F i g. 1 wegen der guten Wärmeleitfähigkeit von Aluminium sehr viel heißes Wasser erzeugt, also Energie vergeudet. Hartes Reinaluminiumblech kann aber mehrere Minuten auf 350° C erhitzt werden, ohne weich zu werden (für andere Metalle gelten natürlich andere Zeiten und Temperaturen). Es ist also gar nicht erforderlich, die eine Außenseite des Bleches 1 auf Wassertemperatur zu halten. Würde der Strom des Wassers 4 gedrosselt, so würde schnell die Kühlung überhaupt versagen, weil das Leidenfrostsche Phänomen einträte. Die Wasserkühlung könnte nun durch eine Kühlung mit flüssigem Blei ersetzt werden; z. B. könnte das Blech 1 auf Blei schwimmen und von oben her mit einer Flamme erhitzt werden. Einfacher läßt sich aber derselbe Zweck erreichen, wenn gemäß F i g. 2 die Kühlzone in zwei Zonen gespalten wird.

Der Abstand zwischen diesen Zonen darf dann allerdings nicht wesentlich größer sein als die Schichten 2 breit sind, wie leicht einzusehen ist. Es kann so erreicht werden, daß die Wände 6 nicht wärmer als 350° C, die Wände 5 aber 500° C warm und daher weich werden. Dasselbe Ziel wird erreicht, wenn, wie in F i g. 3 gezeigt, gearbeitet wird. Die Flammenblenden 7 begrenzen die Kühl- und Flammenzonen. In diesem Fall wird die Wand 8 weich geglüht, während die Wand 9 hart bleibt.

Schließlich sei noch durch F i g. 4 angedeutet, wie sich die weichen Wände 5 im Vergleich zu den harten Wänden 6 wölben, wenn in an sich bekannter Weise Hohlräume zwischen ebenen Halteplatten 10 dort gebläht werden, wo sich dünne nichtmetallische Schichten 2 befinden, falls das Blech gemäß der Erfindung geglüht worden ist. Offensichtlich können dabei die harten Wände 6 auch fast unverformt erhalten werden, wenn die weichen Wände 5 in ein elastisches oder plastisches Bett, z. B. aus Schaumgummi oder Wasser, hineingebläht werden, was an sich für überall gleich weiche Bleche bekannt ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Glühen kaltverfestigter Verbundbleche, vorzugsweise aus Aluminium, mit stellenweise zwischen den durch Preßschweißen verbundenen Teilblechen liegenden Trennmittel-

schichten zwecks späterer Herstellung von Hohlkörpern mit einer geblähten und einer unverformt gebliebenen Seite, dadurch gekennzeichnet, daß nur die aufzublähenden Bereiche des einen Teilbleches weichgeglüht werden, indem zwischen den Außenflächen des Verbundbleches ein Temperaturgefälle erzwungen wird, dessen obere Grenze mindestens gleich der Weichglühtemperatur des Bleches ist und dessen untere Grenze unterhalb dieser Temperatur liegt.

IO

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Blechaußenfläche beheizt und die andere gekühlt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Blechaußenfläche örtlich beheizt und unmittelbar daneben gekühlt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 143 775.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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