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Abstandhalter für die Explosionsplattierung Verfahren zum Verbinden
von mindestens zwei Metallpartnern, und zwar aus einem Metall oder einer Metallegierung
mit Hilfe von Sprengmitteln, sind bekannt. Ein wesentliches Merkmal bei der Explosionsplattierung
liegt darin, daß man die zu verbindenden Partner vor der Detonation des Sprengmittels
in einem Abstand hält. Die Erfindung betrifft die Verwendung bestimmter Metallbänder
als. Abstandhalter hierfür. Bei den bekannten Verfahren geschieht dies z. B. durch
kleine Metallstücke, -formteile oder ein Granulat entsprechender Körnung. Es besteht
die Gefahr, daß sich diese Formkörper beim Zusammenbau der Partner für die Explosionsplattierung
verschieben oder der aufzuplattierende Partner nicht richtig gelagert ist. Die Befestigung
von Formkörpern erfordert hohen manuellen Zeitaufwand und wird mit zunehmender Schichtdicke
der zu plattierenden Partner immer komplizierter.
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Die bekannten Verfahren der Explosionsplattierung bestehen darin,
daß die zu verbindenden Metallpartner zueinander parallel oder auch im Winkel zueinander
angeordnet und auf mindestens einem der Partner eine Sprengmittelschicht angeordnet
ist. Die Zündung dieser Sprengmittelschicht hat so zu erfolgen, daß die Detonation
parallel zu den Partnern fortschreitet.
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Die erfindungsgemäß angewandten Abstandhalter bieten eine ausreichende
Lagerung für den zu plattierenden Partner, ohne eine wirksame Verbindung zu behindern
unter Vermeidung aller Schwierigkeiten, die sich bei den bekannten Verfahren ergeben
und die zu einer unzulänglichen Verbindung führen können.
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Die Erfindung betrifft somit die Verwendung von Metallbändern, die
entlang einer Längserstreckung verformt sind, als Abstandhalter bei der Explosionsplattierung
zweier metallischer Partner.
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Die erfindungsgemäß angewandten Metallbänder bestehen vorzugsweise
aus einem Metall der Metallschichten. Sie werden insbesondere in Richtung des Fortschreitens
der Detonation des Sprengmittels an geordnet. Das Metallband kann sinus- oder zickzackförmig
gebogen oder schraubenlinienförmig verwunden sein. Vorzugsweise besitzt das erfindungsgemäß
als Abstandhalter angewandte Metallband eine Mindestbreite von 0,25 mm, jedoch hängt
der jeweils anzuwendende Abstand zwischen den zu verbindenden Partner von verschiedenen
Faktoren des Plattierungsverfahrens ab, wie Stärke des Plattierungspartners und
der Sprengmittelschicht, Begrenzung und Detonationsgeschwindigkeit des Sprengmittels
u. dgl.
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Die Bandstärke soll so gering wie möglich sein; sie hängt auch von
der Festigkeit des Werkstoffs und der Belastung, die. aufzunehmen ist, ab. Die Bandlänge
ist abhängig von der Anzahl der angewandten Bänder, von deren Festigkeit und deren
Abmessungen sowie der Anordnung der Bänder zwischen den beiden Partnern und schließlich
deren Form und Elastizitätsmodul, dem Gewicht oder der Gewichtsverteilung der Sprengmittelschicht
und der Art der Zündung.
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Die Sinus- und Zickzackbänder sind über Kante gebogen, d. h., die
Breitseite des Bandes steht senkrecht zu der Unterlage; es entspricht also die Bandbreite
dem Abstand zwischen den zu verbindenden Partnern. Bei den schraubenförmig verwundenen
Bändern erfolgt die Berührung mit den zu verbindenden Partnern jeweils nach einer
halben Drehung. Die Verwindung je Längeneinheit hängt von der Duktilität des Metallbandes
ab; dieses soll nämlich nicht so weit verdreht werden, daß unter dem Auflagegewicht
des Plattierungspartners und der darauf angeordneten Sprengmittelschicht Risse auftreten.
Andererseits ist es wünschenswert, eine möglichst starke Verdrehung,
also
viele Windungen je Längeneinheit zu haben, weil so mehrere Auflagepunkte für die
zu verbindenden, Partner geboten werden.
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Bei den sinus- und zickzackförmig gebogenen Bändern soll die Amplitude
im allgemeinen mindestens 0,125 mm betragen, entsprechend .einer maximalen Querausdehnung
des Abstandhalters von zumindest 0,25 mm.
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Besondere Vorteile der erfindungsgemäß angewandten bandförmigen Abstandhalter
sind darin zu erblicken, daß sie bei hoher Festigkeit eine ganz besondere Starrheit
besitzen sowie genügend Auflagepunkte für die relativ hohe Belastung in Form des
Plattierungspartners und der darauf angeordneten Sprengmittelschicht samt Zündmittel
und gegebenenfalls dem Rahmen für den Sprengstoff bieten. Mit den erfindungsgemäßen
Abstandhaltem wird ein Minimum an Fremdmaterial in, die Verbindungszone bei der
Explosionsplattierung eingebracht. Die mit den erfindungsgemäßen Abstandhaltern
hergestellten Verbundwerkstoffe zeichnen sich durch eine besonders gleichmäßige,
ununterbrochene metallurgische Verbindung zwischen den einzelnen Metallpartnern
aus.
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Die Erfindung wird an Hand der Figuren näher erläutert.
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F i g. 1, 2 und 3 zeigen im Schnitt verschiedene Anordnungen für die
Explosionsplattierung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Abstandhalter; F i
g. 1 A, 2 A, 3 A zeigen im Detail die Art der Abstandhalter in den F i g. 1, 2 bzw.
3; F i g. 4, 5 und 6 zeigen in Draufsicht verschiedene Arten der Anordnung der erfindungsgemäßen
Abstandhalter.
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Nach den F i g. 1, 2 und 3 ruht ein Plattierungspartner 1 auf einem
Grundpartner 2, zwischen denen ein Abstandhalter 3 angeordnet ist. Die obere Fläche
des Partners 1 ist mit -einer Sprengmittelschicht 4 bedeckt, an der eine elektrische
Zündkapsel 5 mit Zuleitungen 6 zum Anschluß an eine Stromquelle befestigt ist.
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Der Abstandhalter 3 nach F i g. 1 und 1 A ist ein dünnes, auf der
Kane stehendes, sinusförmig gebogenes. Metallband. Diese Ausführungsform gibt eine
relativ feste Auflage.
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Der Abstandhalter 3 nach F i g. 2 und 2A ist ein spitzwinkelig zickzackförmig
gebogenes Band, das in. relativ kurzen Längen leicht verfügbar ist.
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Der Abstandhalter 3 nach F i g. 3 und 3 A ist ein; schraubenlinienförmig
verwundenes Band, so daß die ganze Bandbreite die Partner 1 und 2 an den Punkten
A in F i g. 3 und an den Punkten A' in F i g. 3 A trennt. Diese Ausführungsform
erfordert eine relativ kurze Bandlänge für jede gegebene Länge.
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Die drei Formen des Bandes kann man, leicht erhalten, z. B. indem
man das Band von Hand verwindet oder es zwischen Zahnrädern: faltet. Die Form muß
nicht regelmäßig sein, sondern kann weitgehend schwanken, je nach den, Bedürfnissen
der speziellen Anordnung.
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Folgende Beispiele erläutern die Erfindung. Alle Teile und Prozentangaben
sind Gewichtsteile bzw. Gewichtsprozente, wenn nicht anders angegeben ist.
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Die Beispiele 1 und 2 wurden in folgender Weise durchgeführt: Ein
Plattierungspartner aus rostfreiem Stahl 10,16 -15,24 - 0,16 cm und ein Grundpartner
aus Kohlenstoffstahl 10,16.15,24-1,27 cm wurden in einem Abstand von 0,4 mm mit
Hilfe von Eisenbändem (0,4 mm Breite, Blechstärke 0,025 mm) im Abstand gehalten,
dieses war durch Punktschweißen an der Oberfläche des Grundpartners fixiert. Die
obere Fläche des Plattierungspartners wurde mit einer Sprengmittelschicht aus einem
körnigen Gemisch von. 50 Teilen Ammoniumnitrat und 50 Teilen Trinitrotohrol bedeckt,
welches sich in einem Holzrahmen mit einer Schichtdicke von ungefähr 0,95 cm befand.
Flächengewicht des Sprengmittels: 0,83 g/cm2, Detonationsgeschwindigkeit etwa 3500
m/sec. Das Ganze war mit Wachspapier abgedeckt. Die Zündung erfolgte mit Hilfe einer
Zündkapsel, betätigt über eine Zündschnur mit hoher Detonationsgeschwindigkeit,
und zwar in der Mitte der 10,16 cm langen Kante der Sprengmittelschicht. Die Fortpflanzungsrichtung
der Detonation verlief parallel zu den 15,24 cm langen Kanten der Partner. Das Verbundmetall
wurde 1/2 Stunde an der Luft zwischen 538 und 593° C spannungsfrei geglüht.
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Die Eisenbänder wurden der Länge nach parallel zu und im Abstand von
2,54 cm von den beiden 15,24-cm-Kanten des Grundpartners angeordnet, und zwar im
wesentlichen entsprechend F i g. 4. Es wurde ein sinusförmig gebogenes Band (118
Perioden pro Meter, Amplitude etwa 0,127 cm) angewandt und an seiner Bandkante durch
Punktschweißen fixiert.
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Nach der Detonation waren die beiden Metallpartner miteinander gleichmäßig
metallurgisch über die ganze Zwischenfläche verbunden. Selbst nach Wärmebehandlung
konnten Abblättern oder irgendwelche anderen Fehler infolge schlechter Verbindung
festgestellt werden.
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Zum Vergleich wurden in Abwandlung der Eisenbänder parallel zu den
15,24 cm langen Kanten drei Bänder quer dazu - also parallel zu der 10,16 cm langen
Kante - angeordnet, und zwar die ersten zwei im Abstand von 2,54 cm und das dritte
Band in der Mitte. Es wurde wegen Lufteinschluß keine einwandfreie Verbindung erreicht,
bei der Wärmebehandlung führten diese Lufteinschlüsse zu einer Trennung der beiden
Metallpartner.
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Man kann auch mit guten Resultaten Bänder mit 630 Perioden pro Meter
und einer Amplitude von etwa 0,102 cm anwenden.
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Beispiel 3 Es sollte ein; Verbundkörper aus Kupfer und Stahl, 15,24
cm im Quadrat, hergestellt werden. In Abwandlung der Beispiele 1 und 2 diente hier
als Sprengstoff ein Gemisch aus 80 Teilen Ammoniumnitrat und 20 Teilen Trinitrotoluol
in. ' einer Schichtdicke von etwa 3,18 cm, Flächengewicht 2,57 g/cm2, Detonationsgeschwindigkeit
etwa 4000 m/sec. Die gesamte Anordnung war mit Wachspapieren überdeckt und mit einer
Sandschicht 91,5 cm hoch abgedeckt. Die Zündung erfolgte an der Luft durch elektrische
Energie über eine Zündschnur hoher Detonationsgeschwindigkeit, die in der Mitte
der Sprengstoffschicht befestigt war. Demzufolge schritt die Detonation von der
Mitte gegen die Kanten vor, also im wesentlichen parallel zu den nach der in F i
g. 5 gezeigten Weise radial angeordneten Bändern.
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Als Abstandhalter dienten schraubenförmig verwundene Stahlbänder mit
etwa 20 Drehungen pro Meter. Die Untersuchungen mit Hilfe von. Ultraschall und auch
auf metallographischem Wege zeigten eine gleichmäßige metallurgische Verbindung
über die ge-
Samte Zwischenfläche. Bei der Wärmebehandlung traten
keine Fehler auf.
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Ähnliche günstige Resultate ergaben sich bei, schraubenförmig verwundenen
Bändern mit etwa 60 Drehungen pro Meter und 40 Drehungen pro Meter.
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Beispiel 4 Eine Platte aus korrosionsbeständigem Stahl (38.38
- 0,16 cm) wurde parallel über einem Grundpartner aus Kohlenstoffstahl (38 . 38
- 1,27 cm) in einem Abstand von 0,76 mm angeordnet, wobei der Abstand durch fünf
auf der Oberfläche des Grundpartners im wesentlichen entsprechend F i g. 6 angepunktete
Eisenbänder (0,76 mm breit, 0,025 mm Blechstärke, sinusförmig gebogen 118 Perioden
pro Meter, Amplitude etwa 0,127 cm) gehalten wurde. Sprengstoff entsprechend Beispiel
1 mit der Ausnahme, daß die Zündung an dem Eck, von welchem die Eisenbänder ausgingen,
erfolgte. Die Detonation lief im wesentlichen in Richtung der Metallbänder. Die
Ultraschall- und metallografische Untersuchung zeigte eine gleichmäßige metallurgische
Verbindung über die ganze Zwischenfläche. Bei Wärmebehandlung traten keine Schäden
auf.