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Kontinuierliches Verfahren zum Plattieren schmiedbarer, metallischer
Partner in fester Phase Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zum
Plattieren schmiedbarer, metallischer Partner in fester. Phase, bei dem die miteinander
zu verbindenden Elchen von groben Verunreinigungen und Sperrfilmen gereinigt, aufeinandergelegt
und zur Erzielung eines vorl4ufigen, einzelne Verbundstellen aufweisenden Verbundes
unter Stärkereduzierung der Partner zusammengepreßt werden, worauf die Partner zum
Erreichen der endgültigen Verbundfestigkeit durch Vergrößern der Verbuudstellen
wärxueb.ehandelt werden.
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Bei einem durch die LISA.-Patentschrift 2 691815 bekanntgewordenen
Verfahren der vorstehenden Art erfolgt ein derartiges. Zusammenpressen und Reduzieren
in fester Phase so., daß die beiden Partner für die weitere Behandlung .zusammengehalten
werden und eine für den weiteren Transpört und die an" schliePegden Verfahrensschritte
ausreichende Verbundfestigkeit erzielt wird. Um eine derartige Reduzierung und damit
vorläufige Verbundfestigkeit von ausreichender Höhe zu erzielen, sind verhältnismäßig
große Einrichtungen erforderlich. In der Fachweit bestand die Meinung, daß die hier
erforderlichen Verbindupgskräf te so groß sein müssen, daß sie praktisch nur mit
großen aufwendigen Maschinen erzeugt werden können, wogegen bei Verwendung von kleiiien
Maschinen nur so kleine Verbindungskräfte erzeugt werden können, daß das Aufklaffen
der zu verbindenden Partner flicht zu verhindern ist. Aus diesem Vorurteil heraus
hat man sich bis zur vorliegenden Erfindung auf dem einschlägigen technischen Gebiet
immer nur auf die Verwendung großer aufwendiger Maschinen beschränkt.
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Weiterhin ist es durch die deutsche Patentschrift 749695 bekanntgeworden,
daß die Partner mechanisch durch Einarbeiten entsprechender Erhöhungen und Vertiefungen
nach dem. ersten Walzenstich zusamniengehalten werden. Auch ein Nieten ist in dieser
Druckschrift als eine mögliche Art des Zusammenhaltßns beschrieben. Obwohl also
dort das Grundmetall und die Plattierschicht gemeinsam in mehrfacher Wiederholung
durch abwechselnde Kaltverformung und darauffolgendes Ausglühen so lange behandelt
werden, bis durch allmähliches Ineinander-und Zusammenwachsen der Grenzkristallschichten
eine feste Bindung erzielt wird, ergibt sich eindeutig, daß die betreffenden, einer
ersten Verformung unterworfenen Partner einer mechanisrhen Behandlung unterzogen
werden müssen, uni eine Trennung zu verhindern. Bei diesem bekannten Verfahren handelt
es sieb um ein sogenanntes Chargen-Verfahren, das sich grundsätzlich vorn einem
ko_ntinuexlichen Verfahren unterscheidet und das erhebliche Nachteile gegenüber
dem kontinuierlichen Verfahren hat.
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Die Erfindung hat eine Verbesserung des eingangs genannten Verfahrens
zur Aufgabe. Diese Aufgabe besteht im einzelnen darin, ein Plattierverfahren zu
schaffen, das für einen ausreichenden Vorverbund nicht" genügt, sondern vielmehr
nur für einen derartigen- Anfangsverbund, der ohne besondere Hilfsmittel gar nielxt
ohne weiteres verbessert werden kann. Es, sollen also .- wie es schon immer der
Wunsch der Fachleute auf diesem Gebiet war -kleine, billige Maschinen verwendet
werden, die handelsüblich und bereits in einem Betrieb vorhanden sind. Hierfür wird
angestrebt, statt einer größeren Kaltverformung mehrere kleinere Kaltverformungen
durchzuführen.
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Die gestellte Aufgabe wird bei dem eingangs erwähnten Verfahren dadurch
gelöst, daß die erste Reduzierung unter einem ein mindestens teilweises Wiedertrennen
_ der Verbundstellen zulassenden Druck erfolgt, daß die beiden Partner danach ohne
Stärkereduzierung zum Aufrechterhalten der Verbundstellen an diesen gegeneinandergedrückt
werden und daß die beiden noch unter diesem Druck stehenden Partner zum Erreichen
eines für die weitere Verarbeitung ausreichenden Teilverbundes vor dem Wärmebehandeln
erneut unter Stärkereduzierung zusammengepreßt werden.
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Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß Verbundmetalle
der hier in Frage
stehenden Art auf einfache Weise erzeugt werden
können, daß kontinuierlich gearbeitet werden kann und daß zu dessen Ausführung verhältnismäßig
kleine einfache und billige Maschinen und Vorrichtungen erforderlich sind. Ferner
ist diese Art des Zusammenhaltens der Partner besonders bei langen Streifen im kontinuierlichen
Verfahren außerordentlich einfach, und es geht auch nichts von der verfügbaren Materialbreite
der Partner für die spätere Anwendung verloren. -Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäßen
Verfahrens liegt darin, daß die Partner zwischen zwei die Stärke reduzierenden Zusammenpressungen
durch eine quer zu den zu verbindenden Flächen verlaufende Querkraft zusammengehalten
werden. Andererseits liegt es auch im Rahmen der Erfindung, daß die Partner zwischen
je zwei die Stärke reduzierenden Zusammenpressungen einer Spannung unterworfen werden,
die durch eine in Richtung der zu verbindenden Flächen verlaufende Kraft erzeugt
wird.
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Im einzelnen schlägt die Erfindung dann doch vor, daß die Partner
zwischen zwei die Stärke reduzierenden Zusammenpressungen entlang einer gekrümmten
Bahn geführt werden. Hierbei soll nach einem anderen Erfindungsmerkmal der weichere
Partner sich an der konvexen Seite der gekrümmten Bahn befinden.
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In vielen Fällen sind zwei Zusammenpressungen ausreichend. Die Höhe
des Druckes, der für einen nach der Wärmebehandlung ausreichenden Verbund erforderlich
ist, kann als prozentuale Reduktion in bezug auf die Stärke der Partner ausgedrückt
werden. Diese gesamte Reduzierung kann auf die verschiedenen Zusammenpressungen
in beliebiger Weise verteilt werden, z. B. kann in der ersten Zusammenpressung eine
-30o/oige und in einer weiteren Zusammenpressung noch eine 30o/oige Reduzierung
erzielt werden. Die Reduzierungen können auch ungleichmäßig sein. Notwendig ist
lediglich, daß durch die erste Reduzierung eine ausreichende Zahl von einzelnen
Verbundstellen gebildet wird, um die Partner so lange zusammenzuhalten, bis die
zweite Zusammenpressung erfolgt..
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Es ist manchmal. erwünscht, die Partner einer Wärmebehandlung zu unterwerfen,
bevor die erste oder irgendeine spätere Zusammenpressung durchgeführt wird. Eine
Wärmebehandlung kann auch zwischen den Zusammenpressungen eingeschaltet werden,
um eine ausgedehntere Bindung zu erzielen. Mit Hilfe einer solchen Wärmebehandlung
kann ein guter Verbund bei einer insgesamt gesehen kleineren Reduzierung und mit
einer schwächeren Druckanlage erreicht werden.
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Zur Erläuterung :der Erfindung soll im folgenden das Plattieren von
Verbundblech beschrieben werden. In der Zeichnung sind mehrere Einrichtungen zur
Durchführung der Erfindung beispielsweise dargestellt. Es zeigen F i g. 1 bis 3
schematische Ansichten von drei verschiedenen Einrichtungen zur Durchführung der
Erfindung.
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Beim Plattieren von Verbundmetallen mit vorheriger Reinigung durch
Drahtbürsten und Erhitzen und anschließender Behandlung mit Hilfe von Druckwalzen
gibt es eine Grenze für die Breite und Stärke der Partner im Hinblick auf die Größe
der für diesen Zweck erforderlichen Einrichtung. Um eine zufriedenstellende Bindung
durch Zusammenpressen der Partner zu erreichen, muß häufig eine erhebliche Reduzierung
von z. B. 50 oder 60 °/o oder mehr durchgeführt werden. Für eine solch große Reduzierung
in einem Durchgang sind Einrichtungen notwendig, die große Kräfte ausüben und deren
Umfang und Kosten sich um ein Vielfaches im Verhältnis zu den Dimensionen der Partner
erhöhen.
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Nach F i g. 1 erfolgt das Zusammenpressen der Partnerbänder 1 und
3 durch Walzen. Die gegenüberliegenden Oberflächen 5 und 7 der beiden Metallbänder
bewegen sich beim Durchgang zu einem Walzgerüst 9 durch eine die Oberfläche bearbeitende
Vorrichtung 11, mit deren Hilfe die Sperrfilme von den Oberflächen 5 und 7 entfernt
werden. Die Bänder wandern dann durch eine Reinigungskammer 13, -in der loser Staub
von den Oberflächen 5 und 7 entfernt wird, beispielsweise durch Abblasen. Von der
Reinigungskammer 13 laufen die Bänder zum Walzgerüst 9. Um ein Wiederabsetzen von
Staub auf den Oberflächen 5 und 7 zu verhindern, werden die Bänder von ihrem Austritt
aus der Reingungskammer bis zum Walzgerüst - wie bei 15 angedeutet - miteinander
in Berührung gehalten. Durch die Walzen des Walzgerüstes werden die Bänder gestreckt.
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Um zu erreichen, daß die Verbundstellenzunahme ausreicht, um die Erfindung
zu verwirklichen, muß der Prozentsatz der Reduzierung der Bandstärke nach dem Durchgang
durch die Walzen 9 durch weiteres Walzen erhöht werden, ohne daß jedoch ein größerer
Teil der Verbundstellen zerstört wird, die sich während des ersten Walzvorganges
gebildet haben. Nach F i g. 1 werden zum Erhalten dieser Bindungen. die Bänder -auf
einer Kurvenbahn vom Walzgerüst 9 aus über eine Anzahl von Rollen 17,19 und 21 zu
einem zweiten Walzgerüst 23 geführt. Hierbei kann sich dann der weichere Partner
auf der konvexen Seite befinden.
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F i g. 2 zeigt eine andere Einrichtung zum Erhalten der beim ersten
Walzen erzielten Bindungen. Nach dem Walzgerüst 9 ist eine Anzahl von Rollen auf
beiden Seiten des plattierten Bandes vorgesehen. Diese Rollen 25 sind auf Druckstücken
27 angeordnet, die beispielsweise durch Kolben 29 mit Hilfe einer hydraulischen,
nicht dargestellten Einrichtung gegen die Außenseiten des Bandes angepreßt werden.
Dadurch werden die während des ersten Walzvorganges im Walzgerüst 9 gebildeten Bindungen
bis zum Erreichen des zweiten Walzgerüstes 23 aufrechterhalten.
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Nach F i g. 3 ist zwischen den Walzgerüsten 9 und 23 ein Paar von
Platten 31 vorgesehen, zwischen denen die Partner 1 und 3 in der Zeit zwischen den
Walzvorgängen hindurchlaufen. Die Platten 31 werden mit Hilfe von Federn oder hydraulischen
Mitteln in Richtung der Pfeile 2 gegen die Partner 1 und 3 angepreßt. Sie halten
diese zusammen und dienen zugleich als Führung für die Partner; so daß eine Trennung
in der Zeit zwischen den Wälzvorgängen verhindert wird.
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Eine Vielzahl von Kombinationen unter Anwendung der erfindungsgemäßen
Verfahrensschritte ist ohne weiteres möglich. Als Beispiele einer solchen Operationsfolge
seien folgende angeführt: 1. Zwei partielle Stärkereduzierungen mit zwischenzeitlicher
Erhaltung der durch das erste Zusammenpressen erzielten Bindung und anschließend
eine Wärmebehandlung;
2. partielle Stärkereduzierung, Wärmebehandlung,
erneute Stärkereduzierung, wobei die der Wärmebehandlung ausgesetzte Bindung, wie
sie durch die erste Stärkereduzierung erzielt wurde, aufrechterhalten wird, und
anschließend eine weitere Wärmebehandlung; 3. Wärmebehandlung, zwei partielle Stärkereduzierungen
mit zwischenzeitlicher Erhaltung der Bindung und anschließend eine weitere Wärmebehandlung;
4. drei partielle Stärkereduzierungen mit zwischenzeitlicher Erhaltung der ursprünglichen
und vermehrten Bindungen und anschließend eine Wärmebehandlung; 5. Wärmebehandlung,
partielle Stärkereduzierung, erneute Wärmebehandlung, zwei zusätzliche partielle
Stärkereduzierungen mit zwischenzeitlicher Erhaltung der ursprünglichen und der
vermehrten Bindungen und anschließend eine weitere Wärmebehandlung; 6. zwei partielle
Stärkereduzierungen unter Einhaltung der ursprünglichen Bindungen, Wärmebehandlung
unter Erhaltung der vermehrten Bindungen, eine weitere Stärkereduzierung und weitere
Wärmebehandlung.
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Die folgenden Beispiele machen das Verfahren gemäß der Erfindung noch
besonders deutlich. Beispiel I Zwei Walzgerüste sind hintereinander angeordnet.
Die Walzen des ersten Walzgerüstes haben einen Durchmesser von 12,7 cm, die Walzen
des zweiten Walzgerüstes von 10,2 cm. Der Abstand zwischen den beiden Walzspalten
ist ungefähr 71,1 cm. Die Leerlaufgeschwindigkeit des ersten Walzgerüstes beträgt
11 m/min und die des zweiten Walzgerüstes 16,5 m/min. Die zu verbindenden Partner
sind eine Legierung aus 92% Kupfer, 1% Zinn und 7% Zink und ein Band aus Feinsilber.
Das Kupferband hat eine Stärke von 2,29 mm und eine Breite von 25,4 mm. Das Feinsilberband
hat eine Stärke von 0,51 mm und eine Breite von 25,4 mm. Die Partner sind in weichem
Zustand. Die zu verbindenden Oberflächen werden sorgfältig gereinigt. Eine 36%ige
Reduzierung der kombinierten Partner wird im ersten Walzgerüst und eine 29%ige Reduzierung
(bezogen auf die Stärke nach dem ersten Durchgang) im zweiten Walzgerüst durchgeführt,
wodurch sich ungefähr eine Gesamtreduzierung von 54% ergibt. Ein Aufklaffen und
eine Zerstörung der während der ersten Reduzierung gebildeten, vorläufigen Verbundstellen
wird durch eine auf das Band die größere Geschwindigkeit des zweiten Walzgerüstes
ausgeübte Zugspannung verhindert. Das aus dem zweiten Walzgerüst austretende, plattierte
Band wird bei 593° C 2 Minuten lang wärmebehandelt. Die so entstehende Bindung der
Partner reicht für die üblichen Zwecke volkommen aus, und sie bleiben sogar bei
starken Biege-, Stanz- und Ziehoperationen fest zusammen. Beispiel II Das Verfahren
nach BeispielI wird bei der Verbindung der folgenden Partner angewendet: Kupfer
von 0,51 mm Stärke und 25,4 mm Breite, Stahl, der ungefähr 0,01% Kohlenstoff und
0,45% Mangan hat, von 2,29 mm Stärke und 25,4 mm Breite. In beiden Walzgerüsten
wird eine 35%ige Reduzierung der Partner durchgeführt, wobei der zweite Prozentsatz
auf die Stärke des plattierten Bandes nach der ersten Reduzierung bezogen ist, so
daß die gesamte Reduzierung ungefähr 58 % beträgt. Das plattierte Band wird dann
bei 649°C 10 Minuten lang wärmebehandelt. Damit wird eine Plattierung von handelsüblicher
Qualität erzielt. Beispiel III Bänder aus weichem Kupfer von 0,25 mm Stärke und
mit einem Weichstahl von 2,29 mm Stärke, der ungefähr 0,01% Kohlenstoff und 0,45
% Mangan hat, werden durch Abschmirgeln. gereinigt und im. ersten Durchgang durch
ein Walzgerüst bei einer 28o/oigen Reduzierung hindurchgeschickt. Dabei wird eine
erste Bindung bei einer kombinierten Stärke von 1,8 mm des plattierten Bandes erreicht.
Um nun diese erste schwache Bindung aufrechtzuerhalten, wird das Band nach dem Austritt
aus dem ersten Walzgerüst über eine gekrümmte Bahn geführt und dabei kurz auf etwa
621° C erwärmt, wodurch sich eine gute Bindung ergibt. Das plattierte Band wird
dann erneut in zwei weiteren Stichen gewalzt, so daß sich eine gesamte Reduzierung
von 60% und eine endgültige Stärke von 1,02 mm ergibt. Nach einer endgültigen Wärmebehandlung
wird dann ein plattiertes Metall von handelsüblicher Qualität erhalten.