DE1400875C - Klebeverbindung zwischen zwei Werk stucken unterschiedlicher Ausdehnungs koeffizienten mittels eines in der Warme hartbaren Klebstoffes und Zuhilfenahme eines Hilfsstuckes - Google Patents

Description

wie Kupfer und Kupferlegierungen. An Metallen, die kriechen können, ist die Haftung im allgemeinen nicht ausreichend. Insbesondere mit Zinn und Blei hat es sich nicht als möglich erwiesen, eine Haftung zu erreichen, die hinreichend stoßbeständig ist. Weiterhin ist es vorteilhaft, das Metall derart zu wählen, daß es der Formänderung eines keramischen Körpers folgen kann. Ein geeignetes Metall ist z. B. Kupfer; auch Legierungen, wie Messing, Tombak u. dgl., sind verwendbar. Zwischen den Folien 1 und 2 befindet sich, verbunden mit diesen Folien, eine dünne Schicht 3 aus einem Metall bzw. einer Metallegierung, welche unter der Einwirkung der beim Leimen auftretenden Kräfte kriechen kann. Besonders geeignet im Rahmen der Erfindung ist z. B. eine dünne Schicht aus einem Lötmetall, wie Blei, Zinnlot (wie Pb-Sn 40-60, 50-50 u. dgl.). Die Schicht kann äußerst dünn sein, z. B. 0,1 mm oder dünner.

Das Hilfsstück nach Fig. 2 hat grundsätzlich die gleiche Struktur wie das Hilfsstück nach Fig. 1, nur ist die Metallfolie mit einem aufrecht stehenden Rand 4 versehen. Durch den aufrecht stehenden Rand 4 kann verhütet werden, daß auf die Schicht 1 aufgebrachter Leim in allen Richtungen wegfließt. Die Hilfsstücke können eine beliebige Gestalt haben, die den mit Hilfe von Leim zu verbindenden Gegenständen angepaßt ist. Sie können eine kreisförmige, rechteckige oder anders gestaltete Oberfläche besitzen. Die Hilfsstücke sind insbesondere anwendbar beim Verbinden von Gegenständen, die nicht oder schwer unmittelbar aneinandergelötet oder -geleimt oder auf andere Weise miteinander verbunden werden können.

Die Erfindung wird insbesondere an Hand einer Verbindung eines Gegenstandes aus keramischem Material mit einem Metall näher erläutert.

Fi g. 3 zeigt einen Schnitt durch einen sogenannten Umwandler, der bei der Umsetzung elektrischer in mechanische Energie und umgekehrt Anwendung finden kann. Der Umwandler besteht hier aus zwei Körpern 5 aus Ferroxcube mit einer Länge von ¹J7 mm, zwischen denen sich dünne Platten 9 aus Ferroxdur befinden. Die Körper 5 und die Platten 9 sind durch Leimverbindungen 10 miteinander verbunden. Das Gebilde ist an einer Metalloberfläche 6, z. B. am Boden eines Gefäßes aus rostfreiem Stahl (Metallstärke 2 mm), unter Anwendung eines Hilfsstückes nach Fig. 2 festgeleimt. Eine Leimschicht 7 befindet sich zwischen dem Hilfsstück und dem Umwandler. Zwischen dem Hilfsstück und der Metallplatte 6 befindet sich gleichfalls eine Leimschicht 8, die z. B. aus dem gleichen Leim besteht, wie er für die Leimschicht 7 verwendet wurde. Es ist auch möglich, für die beiden Leimschichten verschiedene Leimsorten zu verwenden.

Ein wesentlicher Teil ultrasonischer Reinigungsapparaturen ist der sogenannte Umwandler, dessen Funktion darin besteht, die zugeführte elektrische Energie in mechanische Schwingungen umzusetzen. Das diese Umsetzung bewirkende Element besteht oft aus einem keramischen Material, z. B. Ferroxcube. Eines oder mehrere dieser Elemente werden zur Erzielung eines guten Wirkungsgrads und einer leichten Handhabung an oder in einem Behälter oder Gefäß aus erosionsfestem und chemisch beständigem Material, meist rostfreiem Stahl, geleimt. Die Leimschicht ist bei dieser Bauart großen Wechselkräften (10 bis 50 kg/cm²) hoher Frequenzen (20 bis 40 kHz) unterworfen. Um in der Leimschicht eine minimale Energie-Dissipation durch auftretende mechanische Verluste zu bewirken, muß die Leimschicht also dünn sein und aus einem harten Leim bestehen. Weiterhin ist es erwünscht, daß die Leimschicht bis etwa 100° C ihre Festigkeit behält, da es oft möglieh sein muß, die Reinigungsflüssigkeit auf diese Temperatur zu erhitzen. In der Wärme erhärtende Leime, die diesen Anforderungen entsprechen, können auf der Basis von Aethoxylinharzen erhalten werden und sind käuflich erwerblich. Die geeignete Durchhärtungstemperatur liegt bei diesen Leimen gewöhnlich zwischen 150 und 200° C.

Infolge der verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten von Ferroxcube (7 X K)-") und rostfreiem Stahl (16,2 X 10-«) entstehen aber bei Abkühlung ab der Aushärtungstemperatur des Leims (gewöhnlich 150° C) so große Spannungen im Ferroxcube, daß oft wenige Millimeter über der Leimschicht Bruch auftritt.

Dadurch, daß gemäß dem Verfahren nach der Erfindung ein Hilfsstück nach Fig. 1 oder 2, das aus zwei Kupferfolien mit einer Stärke von 0,3 mm und dazwischen einer Lötschicht in der Stärke von etwa 0,1 mm besteht, und ein Leim auf der Basis von Aethoxylinharz verwendet werden, wird das Auftreten von Rissen im Ferroxcubekörper verhütet, auch wenn der Leim bei 170 bis 180° C durchgehärtet und das Ganze auf — 80" C abgekühlt wurde. Beim fertiggestellten Umwandler sind die Teile 13 der Körper 5 von nicht dargestellten Spulen umgeben. Unter der Einwirkung eines in diesen Spulen erzeugten elektrischen Wechselstromes werden die Körper 5 abwechselnd länger und kürzer. Es ergab sich, daß eine bestimmte Verlängerung oder Verkürzung zweimal so groß sein konnte wie bei einer auf andere Weise geleimten Verbindung. Etwaiger Bruch durch Überlastung tritt in der Mitte 12 der Körper 5 auf, woraus hervorgeht, daß in den Körpern 5 keine nennenswerten Spannungen mehr vorhanden sind.

Mit aus anderen Materialien bestehenden Hilfsstücken können gleichfalls günstige Ergebnisse erzielt werden.

Die Befestigung kann in einfacher Weise dadurch erfolgen, daß im Hilfsstück die erforderliche Leimmenge geschmolzen und der Umwandler angebracht wird und darauf gegebenenfalls der Leim durchgehärtet wird. Anschließend wird dann der Leim 8 zwischen dem Hilfsstück und der Metallplatte 6 angebracht und das Ganze auf die zum Durchhalten des Leims erforderliche Temperatur erhitzt.

Ähnliche Ergebnisse werden bei Anwendung von Hilfsstücken nach Fig. 1 erzielt. Fig. 4 ist nur zur Verdeutlichung gegeben. Die Bezugsziffern in Fig. 4 haben die gleiche Bedeutung wie in Fig. 3.

Die Erfindung wurde an Hand der Befestigung von Gegenständen mit einer rechteckigen zu verleimenden Grundfläche erläutert. Ähnliche Ergebnisse können mit anders gestalteten Grundflächen, z. B. kreisförmigen, erzielt werden. Die Hilfsstücke können solchen Flächen in einfacher Weise angepaßt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 diese Spannungen einige Millimeter über der Leim-Patentansprüche: naht Risse verursachen: Diese Erscheinung tritt insbesondere dann auf,; wenn ein keramischer Gegen-

1. Klebeverbindung zwischen zwei Werkstücken stand mit großer Stärke an einer dünnen Metallunterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten unter 5 platte, z. B. mit einer Stärke von 1 bis 3 mm, beAnwendung eines in der Wärme härtbaren Kleb- festigt wird.

stoffes und Zuhilfenahme eines zwischen die zu Es ist ferner bekannt, bei durch ein Hilfsstück verbindenden Werkstücke gelegten Hilfsstückes miteinander verklebten Werkstücken ein Hilfsstück aus Schichtmetall, wobei die Werkstücke mit zu verwenden, das sich selbst auch aus miteinander dem Hilfsstück verklebt sind, insbesondere Klebe- io verklebten Metallteilen zusammensetzt,
verbindung zwischen einem Umwandler aus Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß keramischem Werkstoff und einer Metallplatte, in mit Hilfe von Leim bei erhöhter Temperatur mitdadurch gekennzeichnet, daß das Hilfs- einander verbundenen Gegenständen nach erfolgter stück aus zwei oder mehr Metallfolien oder Abkühlung keine bleibenden Spannungen auftreten, dünnen Metallblechen besteht, zwischen denen 15 wenn sich zwischen den Gegenständen eine Schicht sich eine mit diesen verbundene Schicht aus aus einem Material befindet, das unter der Eineinem Metall befindet, das unter Einwirkung der wirkung der bei Abkühlung der Leimverbindung aufbei Abkühlung in der Klebeverbindung auftreten- tretenden Kräfte kriechen kann. Es ergab sich, daß den Kräfte kriecht. dies in der Praxis durch Anwendung eines ge-

2. Klebeverbindung nach Anspruch 1, dadurch 20 schichteten Hilfsstückes verwirklichbar ist, das aus gekennzeichnet, daß das Hilfsstück aus zwei zwei oder mehr Metallfolien oder dünnen Blechen Kupferblechen besteht, die mittels einer Lot- besteht, zwischen denen sich eine damit verbundene schicht miteinander verbunden sind. Schicht aus einem Metall befindet, das bereits bei

3. Klebeverbindung nach Anspruch 1, dadurch einer Belastung von etwa 1 kg/cm-' oder weniger, wie gekennzeichnet, daß das Hilfsstück zum Ein- 25 sie beim Leimen auftreten kann, bei normalen setzen des zu leimenden Gegenstandes behälter- Temperaturen zu kriechen beginnt. Solche Metalle förmig ausgebildet ist. sind z. B. Blei, Zinn, Zink, Wismut und gewisse

Legierungen dieser Metalle.

Bei der Klebeverbindung nach der Erfindung be-

30 steht daher das Hilfsstück aus zwei oder mehr

Metallfolien oder dünnen Metallblechen, zwischen denen sich eine mit diesen verbundene Schicht aus

Die Erfindung betrifft eine Klebeverbindung zwi- einem Metall befindet, das unter Einwirkung der bei

sehen zwei Werkstücken unterschiedlicher Aus- Abkühlung in der Klebeverbindung auftretenden

dehnungskoeffizienteii unter Anwendung eines in der 35 Kräfte kriecht.

Wärme härtbaren Klebstoffes und Zuhilfenahme Es ergab sich, daß durch Anwendung eines Hilfseines zwischen die zu verbindenden Werkstücke ge- Stückes, das aus zwei Metallblechen mit dazwischenlegten Hilfsstückes aus Schichtmetall, wobei die liegender Schicht aus einem Metall, das unter der Werkstücke mit dem Hilfsstück verklebt sind, ins- Einwirkung der beim Leimen auftretenden Kräfte besondere Klebeverbindung zwischen einem Um- 40 zu kriechen beginnt, bereits vorzügliche Ergebnisse wandler aus keramischem Werkstoff und einer erhalten werden.

Metallplatte. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Er-

In der Technik ist es oft notwendig, Gegenstände findung besteht das Hilfsstück aus zwei Kupfer-

initeinander zu verbinden, die aus Materialien mit blechen, die mittels einer Lötschicht miteinander

voneinander verschiedenen Aiisdehnungskoeffizien- 45 verbunden sind.

ten hergestellt sind. Wenn zur Herstellung der Ver- Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal ist das bindung ein Leim gewählt wird, der bei erhöhter Hilfsstück zum Einsetzen des zu leimenden Gegen-Temperatur durchhaltet, z. B. über 15O⁰C, so kön- Standes behälterförmig ausgebildet,
nen bei Abkühlung so große Spannungen in den Die Erfindung wird an ,Hand der Zeichnung beiGegenständen entstehen, daß Risse in den mit- 50 spielsweise näher erläutert.

einander verbundenen Gegenständen auftreten. Es Fig. 1 und 2 zeigen schaubildlich Hilfsstücke, die

ist bekannt, daß man diese Spannungen dadurch ver- zur Befestigung von Gegenständen mit einer recht-

ringern kann, daß zwischen den beiden miteinander eckigen Grundfläche verwendbar sind;

zu verbindenden Gegenständen ein Hilfsstück in Fig. 3 zeigt einen Schnitt in natürlicher Größe

Form einer Zwischenschicht angebracht wird, die 55 eines keramischen Gegenstandes, der mit einer

aus einem Material mit einem Ausdehnungs- Metallplatte nach der Erfindung verbunden ist; ■

koeffizienten hergestellt ist, der zwischen den Aus- Fig. 4 zeigt einen Teil der Fig. 3 in größerem

dehnungskoeffizienteii der Gegenstandsmaterialien Maßstab.

liegt. Um zu einem befriedigenden Ergebnis zu ge- Das Hilfsstück nach Fig. 1 besteht aus zwei

langen, muß die Zwischenschicht aber meist ver- 60 Metallfolien oder Metallblechen 1' und 2. Eine

hältnismäßig stark sein, z. B. 10 mm und mehr, was günstige Stärke für diese Metallfolien ist z. B.

in technischer Hinsicht viele Schwierigkeiten anderer 0,3 mm. Auch mit dickeren oder dünneren Folien

Art bereiten kann. Aus Prüfungen hat sich ergeben, läßt sich ein günstiges Ergebnis erreichen, voraus-

daß bei Anwendung eines bei erhöhter Temperatur gesetzt, daß die Folie der geringen Formänderung

durchhärtenden Leims Spannungen im Material mit 65 eines keramischen Gegenstandes zu folgen vermag

dem niedrigeren Ausdehnungskoeffizienten auftreten. und zu handhaben ist. Die Folien können aus einem

Wenn dieses Material eine nur geringe Zugfestigkeit beliebigen Metall bestehen, vorausgesetzt, daß ein in

besitzt wie viele keramische Materialien, können der Wärme erhärtender Leim an ihnen gut haftet.