DE1427328C

DE1427328C - Process for butt, melt-free joining of metallic and / or ceramic materials under the application of pressure and keeping air away

Info

Publication number: DE1427328C
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Kasakow, Nikolaj Fedotowitsch, Moskau

Description

ι 2ι 2

Es ist bekannt, Teile aus demselben hochschmel- Die Temperatur der zu verbindenden WerkstoffeIt is known to produce parts from the same high-melting point. The temperature of the materials to be joined

zenden Metall, insbesondere Thorium, durch unmittel- kann auch bei Raumtemperatur liegen. In diesem Fallmetal, especially thorium, can also be at room temperature. In this case

bares Aufeinanderlegen unter Zusammenpressung werden an die Werkstoffe Wechselstromimpulse an-stacked on top of one another with compression, alternating current pulses are applied to the materials.

durch eine Feder im Vakuum durch ein Hochfrequenz- gelegt.placed by a spring in a vacuum through a high frequency.

feld zu erhitzen und unter Schmelzflüssigwerden der 5 Zum Stand der-Technik ist noch folgendes aus-Teile im Bereich ihrer Anlageflächen zu verschweißen zuführen: Es ist beim Herstellen von aus Nickelpulver (deutsche Patentschrift 903 848). bei 700⁰C gesinterten Rohren, die stirnseitig mit einem Ferner ist das Kaltpreßschweißen von Metallen be- Stöpsel aus Metall verschlossen werden sollen, bekannt, bei dem- die Oberflächen der zu verbindenden kannt, den Stöpsel in das Rohr einzustecken und die Teile gereinigt und durch Anwendung von Druck zum io Verbindung dieser beiden Teile auf dem Diffusionswege Fließen und damit zum Verschweißen gebracht werden. in einer Vakuumkammer unter Erhitzen auf HOO⁰C Hierbei werden die zu verschweißenden Teile an den durchzuführen (USA.-Patentschrift 2 920 171). An-Berührungsstellen außerordentlich stark plastisch ver- gaben über die Höhe des Vakuums und über die formt, so daß eine erhebliche Vergrößerung ihrer Be- Größe des Drucks der ineinandersitzenden Teile sind rührungsfläche eintritt. Es kommt bei der Kaltpreß- 15 in dieser Druckschrift nicht genannt,
schweißung nicht nur auf die hohe Oberflächen- Mit Hilfe der Erfindung können beispielsweise Teile vergrößerung an der Berührungsstelle, sondern vor aus Gußeisen mit solchen aus Stahl, Stahlteile mit allem auf die Größe der ohne Anwendung von Wärme Kupferteilen, Stähle mit Sintermetallen, Stähle mit gegebenen thermischen Schwingungen der Atome in Keramiken, Stähle mit Wolfram, Stähle mit AIuder Oberfläche an (deutsche Patentschrift 966 193). ao minium, Stähle mit Buntmetallegierungen, Aluminium Es ist ferner bekannt, Metalle stumpf, schmelzfrei mit Kupfer, Buntmetalle mit seltenen Metallen und unter Druckanwendung und unter Fernhaltung von deren Legierungen sowie seltene Metalle und deren Luft praktisch naht- und nacharbeitsfrei an ihrer von Legierungen untereinander verbunden werden. Die Fremdstoffen, wie Oxyden und ölen, zunächst ge- Nähte haben eine hohe mechanische Festigkeit, eine säuberten Oberfläche durch wechselseitige Diffusion as hohe Dichte und sind sehr korrosionsbeständig. Es in den Oberflächenschichten bei solchen Temperaturen bilden sich im Verbindungsbereich keine wesentlichen und Drücken zu verbinden, bei denen die Werkstoffe Mischzonen mit unterschiedlichen Eigenschaften, noch derart fest sind, daß in den Verbindungszonen Durch das hohe Vakuum werden die Oberflächen geeine makroplastische Verformung nicht eintritt reinigt, gleichzeitig wird die Einlagerung von Gas-(deutsche Patentanmeldung D 8062 I b/49h). 30 atomen in die Verbindung, die die Festigkeit herab-To heat the field and melt the 5 To the state of the art, the following parts are to be welded in the area of their contact surfaces: It is during the manufacture of nickel powder (German patent specification 903 848). sintered at 700 ⁰ C pipes, the end face with an Further, the cold pressure welding is to be closed by plugs metals loading of metal, known in the surfaces of the DEM to be joined known to insert the plugs into the tube and the parts cleaned and Application of pressure to connect these two parts on the diffusion path flowing and thus made to weld. in a vacuum chamber under heating at HOO ⁰ C Here, the parts to be welded to the perform (USA. Patent 2,920,171) are. At points of contact are extremely plastic over the level of the vacuum and over the forms, so that a considerable increase in their contact area occurs. It is not mentioned in the cold pressing 15 in this publication,
Welding not only on the high surface - With the help of the invention, for example, parts can be enlarged at the point of contact, but also from cast iron with steel, steel parts with everything to the size of the copper parts without the application of heat, steels with sintered metals, steels with given thermal Vibrations of the atoms in ceramics, steels with tungsten, steels with an aluminum surface (German patent specification 966 193). ao minium, steels with non-ferrous metal alloys, aluminum It is also known, metals blunt, melt-free with copper, non-ferrous metals with rare metals and under pressure and keeping away from their alloys, as well as rare metals and their air, practically seamlessly and rework-free connected to their alloys with one another will. The foreign substances, such as oxides and oils, at first seams have a high mechanical strength, a cleaned surface due to mutual diffusion as high density and are very corrosion-resistant. In the surface layers at such temperatures, there are no significant pressures to connect in the connection area, at which the materials are mixed zones with different properties, nor are they so firm that in the connection zones the surfaces are not cleaned by a macroplastic deformation due to the high vacuum, at the same time the storage of gas (German patent application D 8062 I b / 49h). 30 atoms in the compound, which reduce the strength

Im bekannten Fall muß durch mechanische Reini- setzen würde, vermieden.In the known case, mechanical cleaning would have to be avoided.

gung der zu verbindenden Oberflächen sichergestellt Der Hauptanspruch gewährt lediglich Schutz für sein, daß diese von Fremdstoffen, beispielsweise ölen, die Gesamtkombination der beanspruchten Maßabsolut frei sind. Ferner ist im bekannten Fall ein nahmen. Die im folgenden beschriebenen Vorrich-Verschweißen unter Schutzgas vorgesehen. Insoweit 35 tungen dienen lediglich zur Erläuterung des erfindungswurde festgestellt, daß Schutzgasteile und Luftteile, gemäßen Verfahrens, stellen aber für sich keinen Teil selbst molekularer Größe, die sich auf den zu ver- der Erfindung dar.The main claim only grants protection for be that these of foreign substances, for example oils, the total combination of the claimed dimensions are absolutely free. Furthermore, a took in the known case. The device welding described below provided under protective gas. In this respect, 35 lines serve only to explain the invention established that protective gas parts and air parts, according to the procedure, do not constitute a part by themselves even molecular size, which affects what constitutes the invention.

bindenden Oberflächen festsetzen, den Verbindungs- Die Erfindung wird im folgenden an Hand von sechsThe invention is described below with reference to six

Vorgang stören und die Festigkeit, die Dichte und die Figuren beschrieben:Disrupt the process and describe the strength, density and figures:

Korrosionsbeständigkeit der Verbindung nachteilig 40 F i g. 1 zeigt das Grundschema einer Diffusions-Corrosion resistance of the connection disadvantageous 40 F i g. 1 shows the basic scheme of a diffusion

beeinflussen. anlage zum gleichzeitigen Verbinden von zwölf Werk-influence. system for the simultaneous connection of twelve work

Die Erfindung geht von dem letztgenannten Stand stücken,The invention is based on the last-mentioned state,

der Technik aus und zielt über diesen hinaus nicht nur F i g. 2 das Schema der hydraulischen Schaltungthe technology and aims beyond this not only F i g. 2 the schematic of the hydraulic circuit

auf das Verbinden metallischer, sondern auch kera- der Anlage gemäß F i g. 1,on the connection of metallic, but also ceramic systems according to FIG. 1,

mischer bzw. metallkeramischer Werkstoffe. 45 F i g. 3 das Schema einer halbautomatischen Vier-mixer or metal-ceramic materials. 45 Fig. 3 the scheme of a semi-automatic four-

Es war demgegenüber die Aufgabe zu lösen, in kammerdiffusionsanlage,In contrast, it was the task to be solved in a chamber diffusion system,

einem einzigen Arbeitsgang sowohl die Oberflächen F i g. 4 das Schema einer halbautomatischen Diffu-both the surfaces F i g. 4 the scheme of a semi-automatic diffusion

der zu verbindenden Werkstoffe ohne Anwendung sionsanlage mit fünf Kammern,the materials to be connected without application sion system with five chambers,

mechanischer Maßnahmen zu reinigen und gleich- F i g. 5 das Grundschema einer Diffusionsanlagemechanical measures to clean and the same- F i g. 5 the basic scheme of a diffusion system

zeitig während des Verbindungsvorganges Gasreste 50 unter Widerstandserhitzung der Werkstücke undearly during the connection process gas residues 50 with resistance heating of the workpieces and

völlig von den Oberflächen fernzuhalten. Und zwar Druckzufuhr von unten,completely away from the surfaces. Pressure supply from below,

sollte dies ohne Anwendung eines die zu verbindenden F i g. 6 das Grundschema einer Diffusionsanlageshould this be done without using one of the F i g. 6 the basic scheme of a diffusion system

Werkstoffe plastizierenden Druckes erfolgen, wie dies zum Verbinden von Werkstücken aus Buntmetall mitMaterials of plasticizing pressure are made, as is the case for connecting workpieces made of non-ferrous metal

beispielsweise bei dem vorgenannten Stand der Technik solchen aus seltenen Metallen und deren Legierungenfor example, in the aforementioned prior art, those made of rare metals and their alloys

(deutsche Patentschrift 966 193) der Fall ist. 55 sowie von Werkstücken aus seltenen Metallen und(German Patent 966 193) is the case. 55 as well as workpieces made of rare metals and

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, deren Legierungen untereinander,This object is achieved according to the invention in that their alloys with one another,

daß der Verbindungsvorgang im Hochvakuum von Diese Anlagen unterscheiden sich voneinander nachthat the connection process in the high vacuum of These systems differ from each other

ΙΟ"⁵ bis 10-⁸mmHg erfolgt und der Druck 0,4 bis Bauart und Leistungsfähigkeit. Den Anlagen gemein-ΙΟ " ⁵ to 10- ⁸ mmHg and the pressure 0.4 to design and performance.

2 kg/mm² beträgt. sam sind Vakuumkammern, rotierende ölpumpen zur2 kg / mm ² . sam are vacuum chambers, rotating oil pumps for

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung be- 60 Vorvakuumerzeugung und öldampfdiffusionspumpenExpedient embodiments of the invention include fore-vacuum generation and oil vapor diffusion pumps

stehen darin, daß unter Mitwirkung einer zwischen zur Hochvakuumerzeugung, hydraulische Pumpenstand in the fact that with the help of a between for high vacuum generation, hydraulic pumps

die zu verbindenden Werkstoffe eingelegten, leicht nebst hydraulischen Zylindern zur Druckerzeugungthe materials to be connected are inlaid, together with hydraulic cylinders for pressure generation

diffundierenden Metallfolie diese eine Stärke von 0,02 sowie zugehörige elektrische Steuer- und Meßeinrich-diffusing metal foil this has a thickness of 0.02 and associated electrical control and measuring equipment

bis 0,05 mm aufweist. tungen; Röhren- oder Maschinengeneratoren mitto 0.05 mm. services; Tube or machine generators with

Sofern unter Erwärmung der zu verbindenden Werk- 65 Induktoren zur Hochfrequenzerwärmung dienen zurProvided that the work to be connected is heated, the inductors are used for high-frequency heating

stoffe gearbeitet wird, liegt deren Temperatur, wie an kontaktlosen Erhitzung und Schweißtransformatorenmaterials are worked, their temperature is, as in contactless heating and welding transformers

sich bekannt, über der Rekristallisationstemperatur mit Stromunterbrechern zwecks Widerstandserhitzungknown to be above the recrystallization temperature with circuit breakers for the purpose of resistance heating

des Werkstoffes mit der niedrigsten Schmelztemperatur. der zu verbindenden Werkstücke. Die Überwachungof the material with the lowest melting temperature. of the workpieces to be connected. The supervision

3 43 4

und Steuerung aller Vorgänge erfolgt von einem Be- bis 2 kg/mm¹ ausgeübt. Die Werkstücke werden — bei dienungspult aus. einer Haltezeit von höchstens 3 Minuten — mittelsand control of all operations is carried out from a load to 2 kg / mm ¹ exercised. The workpieces are - at the control desk. a holding time of no more than 3 minutes - by means of

(I). In der Anlage gemäß F i g. 1 erfolgt das Ver- eines über die Schiene 17 dem Induktor 16 zugeführten binden der Einzelteile in der Vakuumkammer 1, die Stroms nicht höher als auf 950 bis 1000°C erhitzt, mit Wasserkühlung in ihrem oberen Teil, einem Hitze- 5 Die Vakuumkammern 13 der F i g. 3 sind — zum schirm über den zu verbindenden Werkstücken und Unterschied von der Vakuumkammer in der F i g. 1 — zweckmäßig mit Schauluken versehen ist. Die Werk- als Stahlzylinder ausgeführt. Die Luke 14 dient sowohl stücke sind in einer besonderen, der Form und den zum Einsetzen und Austragen der Werkstücke als auch Abmessungen der zu verbindenden Teile angepaßten zum Beobachten des Verbindungsvorganges. Durch Vorrichtung in einer 0,5- bis 1,5-mm-Entfernung vom io die Luken 14 herausrollbare Einrichtungen bestehen Induktor untergebracht. aus Klemm- und Zentriervorrichtungen sowie ge-(I). In the system according to FIG. 1, the connection takes place via the rail 17 to the inductor 16 binding of the individual parts in the vacuum chamber 1, the current is not heated to higher than 950 to 1000 ° C, with water cooling in its upper part, a heat 5 The vacuum chambers 13 of FIG. 3 are - for screen over the workpieces to be connected and the difference from the vacuum chamber in FIG. 1 - is expediently provided with inspection hatches. The work is designed as a steel cylinder. The hatch 14 serves both Pieces are in a special one, the shape and the for inserting and discharging the workpieces as well Dimensions of the parts to be connected adapted for observing the connection process. Through Device at a distance of 0.5 to 1.5 mm from the hatches 14 roll-out devices Housed inductor. from clamping and centering devices as well as

Nach Verschließen der Kammer werden aus dieser eichten Federn, durch die während der gesamten BeLuft und Gase zuerst mit der Vorvakuumpumpe 2 handlungsdauer (vbn der Temperatursteigerung bis und sodann mittels der Dampfstrahldiffusionspumpe 3, zum Abkühlungsvorgang) ein konstanter Kontaktdie gemeinsam mit der Vorvakuumpumpe 2 arbeitet, 15 druck aufrechterhalten wird.After the chamber has been closed, these are made of light feathers, through which the entire air flow and gases first with the backing pump 2 treatment time (vbn the temperature increase up to and then by means of the steam jet diffusion pump 3, for the cooling process) a constant contact die works together with the backing pump 2, 15 pressure is maintained.

entfernt. An der Austrittsseite der Dampfstrahl- Die Regelung der Luftzufuhr erfolgt mittels desremoved. On the outlet side of the steam jet, the air supply is regulated by means of the

pumpe 3 und der Vorvakuumpumpe 2 sowie zwischen elektrisch gesteuerten Magnetventils 15. Zur raschen diesen sind verblockte Verschlüsse 4 eingebaut, mit Handhabung des Ventils, das die Vakuumkammer 13 deren Hilfe das heiße öl der Dampfstrahldiffusions- vom Ausgleichsbehälter 18 trennt, dienen die mit elekpumpe gegen das Eindringen von Luftsauerstoff ge- »° trischem Einzelantrieb versehenen verblockten Verschützt und die Pumpe nach dem ersten Erhitzen des Schlüsse 4. Zwecks bequemer Bedienung sind die Diffusionsöls im heißen Zustand gehalten wird. Vakuumkammern 13 und der Ausgleichsbehälter 18pump 3 and the backing pump 2 as well as between electrically controlled solenoid valve 15. For rapid Blocked closures 4 are built into these, with manipulation of the valve which the vacuum chamber 13 the help of which separates the hot oil of the steam jet diffusion from the expansion tank 18 is provided by the electric pump Blocked protection provided against the penetration of atmospheric oxygen by a single drive and the pump after the first heating of the 4th key. For convenience of use are the Diffusion oil is kept in the hot state. Vacuum chambers 13 and the expansion tank 18

Sobald nach Erreichen des erforderlichen Unter- auf einem Karussell angeordnet, das mittels eines bedruckes die Werkstücke mittels Hochfrequenzstrom sonderen Elektromotors und über das Untersetzungsauf die vorgegebene Temperatur erhitzt sind, wird 25 getriebe 19 von einer Drehvorrichtung geschwenkt mittels der hydraulischen Pumpe 5 Drucköl aus dem wird. Der Rauminhalt des Ausgleichsbehälters 18 beBehälter 6 über die Umsteuerventile 7 in den ortsfesten trägt das Doppelte des Gesamtvolumens der Vakuum-Zylinderblock 8 gefördert; letzterer überträgt mit Hilfe kammern 13. Zum Schutz gegen das Eindringen von der zwölf Stempel 9 den Druck auf die Werkstücke. Wasser- und öldämpfen dient die Stickstoff-Ausfrier-Nach Erreichung des erforderlichen Kontaktdruckes 3<> falle 20.As soon as after reaching the required lower level arranged on a carousel, which by means of a print The workpieces are heated to the specified temperature by means of a high-frequency current special electric motor and via the reduction gear, the gear 19 is pivoted by a rotating device by means of the hydraulic pump 5 from which pressure oil is. The volume of the expansion tank 18 beBehält 6 via the reversing valves 7 in the stationary carries twice the total volume of the vacuum cylinder block 8 funded; the latter transmits with the help of chambers 13. To protect against the ingress of the twelve stamps 9 put the pressure on the workpieces. The nitrogen freeze-out process is used for water and oil vapors Achieving the required contact pressure 3 <> fall 20.

wird dieser mittels eines Sicherheitsventils während (HI). Die halbautomatische Karusselldiffusions-this is done by means of a safety valve during (HI). The semi-automatic carousel diffusion

der gesamten Haltezeit aufrechterhalten. anlage gemäß F i g. 4 arbeitet ohne Ausgleichs-maintained throughout the holding time. system according to fig. 4 works without compensation

Nach Beendigung des Verbindungsvorgangs wird behälter. In den fünf Vakuumkammern 13, von denen der Strom ausgeschaltet und die Werkstücke unter nur zwei gezeigt sind, werden folgende Drücke auf-Druck auf eine von der chemischen Zusammensetzung 35 rechterhalten:When the connection process is completed, container. In the five vacuum chambers 13 of which The power is turned off and the workpieces are shown below only two, the following pressures are on-press on one of the chemical composition 35 right:

der Werkstücke abhängige Temperatur abgekühlt, _(a) beim Beschicken und Austragen - Atmosphärensodann das Lufteinlaßventil 10 geöffnet und die hy- druck-the workpiece-dependent temperature is cooled, _(a) during loading and unloading - atmospheres then the air inlet valve 10 is opened and the hy-

draulische Pumpe 5 abgeschaltet, worauf mit Hilfe des _{(b) dann} V_{Q Vo}rvakuum bis 5 · 10"» mm Hg; Umsteuerventi s 7 undI des Stempels 11 die Kammer 1 _{(c) hierauf ein} Hochvakuum von 10"» bis 10"· mm gehoben, die Verbundkörper ausgetragen, ein neuer ⁴° He-Satz zu verbindender Werkstücke gesetzt und der Ver- _(d) ^ _{Diffusionsver}bi_nden ein Hochvakuum von bmdungsvorgang wiederholt wird. ₁₀_, _{bis 10}__e ^_n _H hydraulic pump 5 is switched off, whereupon with the help of _{(b) then} V _Q vacuum up to 5 · 10 "» mm Hg; reversing valve 7 and I of the plunger 11 the chamber 1 _{(c) then a} high vacuum of 10 "» to 10 " mm lifted, the composite body is discharged, He-set set to be connected to workpieces, a new ⁴ °, and the encryption _(d) ^ _{Diffusionsver} bi _n to a high vacuum is repeated by bmdungsvorgang. ₁₀ _ _{until 10} _ _e ^ _n _H

Das hydraulische System der beschriebenen Anlage _(e) _Mm _{Abkühlcn ein} vakuum _{von 10}-. _Hg unter gemäß Fig. 2 funktioniert folgendermaßen: Zwecks allmählicher Lufteinströmung.The hydraulic system of the plant described _(e) _Mm _{cooling down a} vacuum _{of 10} -. _H g under according to FIG. 2 functions as follows: For the purpose of a gradual inflow of air.

Zuleitung des Druckols aus dem ölbehälter zu den 45Supply of the pressure oil from the oil tank to the 45

zwölf Stempeln 9 des Zylinderblocks 8 ist in diesem Das Vakuum erzeugen die drei Vorvakuumpum-twelve punches 9 of the cylinder block 8 is in this The vacuum is generated by the three fore-vacuum pumps

ein Längskanal angeordnet. Die Höhe des Kontakt- pen 2; zur Verbesserung der Dämpfung und der Abdruckes wird mittels des Rückschlagventils 12 gehalten. dichtung sind am Austritt der Pumpen 2 die Falten-Die hydraulische Pumpe 5 bewirkt gleichfalls die öl- bälge 26 angeordnet. Außerdem dienen für die Arzufuhr in das hydraulische System über die Umsteuer- 50 beitsstufen (c) und (d) die zwei'Dampfstrahldiffusionsventile 7 zum Heben und Verschließen der Vakuum- pumpen 3. Die für die Stufe (b) bestimmte Vorkammer 1. vakuumpumpe 2 und beide Diffusionspumpen 3 sind (II). Die Anlage gemäß F i g. 3 gewährleistet eine unmittelbar mit der unbeweglichen Scheibe des unteren Steigerung der Leistungsfähigkeit durch das Vorliegen Vakuumventils 27 verbunden; mit der beweglichen von vier Vakuumkammern, in denen man folgende 55 oberen Ventilscheibe 28 sind die fünf Vakuumkam-Drücke einhält: mern 13 über die Vakuumleitungen 29 verbunden. Diearranged a longitudinal channel. The height of the contact pen 2; to improve the cushioning and the impression is held by means of the check valve 12. The seal are the folds die at the outlet of the pumps 2 The hydraulic pump 5 also causes the oil bellows 26 to be arranged. They are also used for supplying water into the hydraulic system via the reversing stages (c) and (d) the two steam jet diffusion valves 7 for lifting and closing the vacuum pumps 3. The antechamber intended for stage (b) 1. Vacuum pump 2 and both diffusion pumps 3 are (II). The system according to FIG. 3 ensures a direct connection with the immovable disc of the lower Increase in performance connected by the presence of vacuum valve 27; with the movable of four vacuum chambers in which the following 55 upper valve disk 28 are the five vacuum chamber pressures complies with: mern 13 connected via the vacuum lines 29. the

..,._,., j . _A. . _ unbewegliche Ventilscheibe 27 besitzt vier öffnungen.., ._,., j. _A. . _ immovable valve disk 27 has four openings

(a) beim Beschicken und Austragen - Atmosphären- _ _{und zwar eme für die Stufe} ,_{b) zur} Verbindung mit(a) when loading and unloading - atmospheres - _{namely eme for the stage} , _{b) for} connection with

... ?^ru j τ .... ti * j- 1 u· der Vorvakuumpumpe 2, je eine für die Stufen (c)...? ^ru j τ .... ti * j- 1 u of the backing pump 2, one for each stage (c)

(b) bei der Temperaturerhöhung - Unterdruck bis _{6o und (d) zur} Verbindung mit einer der Dampfstrahl-(b) when the temperature increases - negative pressure up to _{6o and (d) for} connection with one of the steam jet

/ λ t ■ τνιί"™ ^g: u -α ι r ♦ a 1, u· , diff usionspumpen 3 und eine für die Stufe (a) zur Ver-/ λ t ■ τνιί "™ ^g: u -α ι r ♦ a 1, u · , diffusion pumps 3 and one for stage (a) for

(C) beim D.ffus.onsverbmden - Unterdruck bis auf _bindung der Vakuumkammer 13 mit der Außen-(C) when D.ffus.onsverbmden - vacuum to _bind to clothes of the vacuum chamber 13 to the exterior

^nI A^mu?^gu^;, ,. -ur u r> v u-u atmosphäre.^ nI A ^m u? ^g u ^; ,,. -ur u r> v uu atmosphere.

(d) beim Abkühlen - allmähliche Druckerhöhung _{Die Werkstücke werden dem gleichen} Kontaktdruck(d) during cooling - gradual pressure increase _{The workpieces are the same} contact pressure

auf Atmospharendruck. _{6j und def g},_{dchen Erhitzung wie bei der Anlage in} at atmospheric pressure. _{6j and def g} , the _{heating as in the system in}

Auf die Werkstücke wird im Verlauf der Verbin- F i g. 3 unterworfen, jedoch wird die Haltczeit auf dungsvorgänge (b), (c), (d) mittels Federn oder hydrau- 5 bis 10 Minuten erhöht. Die Induktoren 31 sind mit lisch ein spezifischer Druck in den Grenzen von 0,4 einem Hochfrequenzgenerator verbunden.On the workpieces is in the course of the connection F i g. 3, but the holding time is up application processes (b), (c), (d) increased by means of springs or hydraulics for 5 to 10 minutes. The inductors 31 are with lisch a specific pressure within the limits of 0.4 connected to a high-frequency generator.

Das Karussell wird durch den Elektromotor 23 über das Untersetzungsgetriebe 24 mit Hilfe eines Zeitrelais angetrieben. Die Zufuhr von Kühlwasser zum Karussell erfolgt über die rotierenden Dichtungen 25.The carousel is driven by the electric motor 23 via the reduction gear 24 with the aid of a time relay driven. The supply of cooling water to the carousel takes place via the rotating seals 25.

Die im beweglichen Teil des Karussells angeordnete hydraulische Pumpe 5 fördert über ein Ventil Drucköl zum hydraulischen Zylinder 30, von welchem der Druck mittels Stempel auf die Werkstücke übertragen wird. Der Druck wird in den Arbeitsstufen (d) und (e) aufrechterhalten.The hydraulic pump 5 arranged in the moving part of the carousel delivers pressurized oil via a valve to the hydraulic cylinder 30, from which the pressure is transferred to the workpieces by means of a stamp will. The pressure is maintained in stages (d) and (e).

(IV). In der Anlage gemäß F i g. 5 ist zwecks Erhöhung der Leistung die DampfstrahlIdiff usionspumpe3 fortwährend in Betrieb. Innerhalb der Vakuumkammer 34. die aus durchsichtigem Werkstoff gefertigt sein kann, ist zur Erzeugung eines starren Systems die Tragstülze 35 angeordnet.(IV). In the system according to FIG. 5 is the steam jet diffusion pump 3 in order to increase the output continuously in operation. Inside the vacuum chamber 34, which is made of transparent material can be, the support sleeve 35 is arranged to produce a rigid system.

Das Drucköl wird aus dem ölbehälter 6 mittels der hydraulischen Pumpe 5 dem hydraulischen Zylinder 8 über das Umsteuerventil 7, welches das Heben und Senken des Kolbens bewirkt, zugeführt. Der Druck wird vom hydraulischen Zylinder 8 über die gekühlte untere Elektrode 32 auf die Werkstücke übertragen und ist in den Grenzen von 0 bis 12,5 kg/mm² regelbar. Die Werkstücke können bei einer Haltezeit von höchstens 0.5 bis 2 Minuten im Bereich von 300 bis 90O⁰C a₅ erhitzt werden. Der Heizstrom wird der Elektrode 32 über den Hebelschalter 36, die Sicherung 37 dem als Schaltschütz verwendeten Ignitron 33 und dem Umspanner 38 zugeführt.The pressure oil is fed from the oil container 6 by means of the hydraulic pump 5 to the hydraulic cylinder 8 via the reversing valve 7, which causes the piston to be raised and lowered. The pressure is transmitted from the hydraulic cylinder 8 via the cooled lower electrode 32 to the workpieces and can be regulated ^{within the limits of 0 to 12.5 kg / mm 2.} The workpieces can be heated ^{in the range from 300 to 90O 0} C a ₅ with a holding time of at most 0.5 to 2 minutes. The heating current is fed to the electrode 32 via the lever switch 36, the fuse 37 to the Ignitron 33 used as a contactor and the transformer 38.

In der Anlage gemäß F i g. 6 besitzt die mit der Schauöffnung 40 versehene Vakuumkammer 39 für den Kühlwasscrumlauf Doppelwände. Die übrigen Anlagetcilc 2 bis 8, 23 und 26 entsprechen denjenigen der vorbeschriebenen Anlagen.In the system according to FIG. 6 has the vacuum chamber 39 provided with the inspection opening 40 for the cooling water circulation double walls. The other Anlageetcilc 2 to 8, 23 and 26 correspond to those of the systems described above.

Je nach der chemischen Zusammensetzung und den physikalischen Eigenschaften der zu verbindenden Werkstoffe sowie der Form und dem Ausmaß der zum Einsatz kommenden Werkstücke, die sich in den genannten Richtungen beträchtlich voneinander unterscheiden können, ist eine der beschriebenen oder ahnlieh gebauten Anlagen benutzbar. Wie dargelegt, arbeitet das erfindungsgemäße Verfahren ohne Anwendung von elektronischen Maßnahmen, Lötmetall. Flußmittel und Schutzgas. Es bietet zudem die Möglichkeit, ohne Rücksicht auf die unterschiedliche Festigkeit, die Härte und den gegenseitigen Adhäsionsgrad verschiedenster Werkstoffe, selbst Hartwcrkstoffc und mcUillkcramische Legierungen, die durch Verschmolzen nicht ausreichend verbunden werden können, lediglich unter mikroplastischcr Verformung zu verschweißen.Depending on the chemical composition and the physical properties of the materials to be connected as well as the shape and extent of the Use of upcoming workpieces that differ considerably from one another in the directions mentioned one of the described or similarly built systems can be used. As stated, the method according to the invention works without the use of electronic measures, solder. Flux and protective gas. It also offers the option of regardless of the different Strength, hardness and the degree of mutual adhesion of the most varied of materials, even hard materials and McUillkcramic alloys that cannot be sufficiently connected by fusing, only with microplastic deformation to weld.

Durch das neue Verfahren werden gegenüber einschlägigen vorbekannten Verfahren vor allem folgende fortschrittliche Vorteile erzielt:The new procedure will make relevant The following advanced advantages are achieved with the previously known processes:

5555

1. Eine praktisch vollständige Luft- und Gasfreiheit der Kontaktflächen, da bereits bei einem Unterdruck von 5 · 10 ' mm Hg die Mindestreinheit bzw. Gasfreiheit in den Vakuumkammern 99.999987°,„ beträgt, wogegen die Reinheit bei einer Schutzgasatmosphäre von Helium 99,99%. von Argon nur 99.95°/o ausmacht (»hochreines« Argon enthält 0.003% O, und 0.03% N₃. »reines« Argon sogar 0.05% O, und 0.23% "N₂). Die erfindungsgemäße Gasfreiheit bewirkt demzufolge maximalen Kontakt und optimalen Korrosionsschutz der Verbindungsflächen sowie erhöhte Diffusion in der Kontaktzone selbst nach Ausmaß, Masse und physikochemischen Kenndaten sehr unterschiedlicher Werkstoffe; hierdurch wird auch eine Erniedrigung der Temperatur und Behandlungsdauer ermöglicht.1. A practically complete freedom from air and gas on the contact surfaces, since the minimum purity or freedom from gas in the vacuum chambers is 99.999987 °, "at a negative pressure of 5 · 10 'mm Hg, whereas the purity with a protective gas atmosphere of helium is 99.99% . of argon is only 99.95% ("high-purity" argon contains 0.003% O and 0.03% N _3. "pure" argon even 0.05% O, and 0.23% "N ₂ ). The absence of gas according to the invention therefore results in maximum contact and optimal Corrosion protection of the connecting surfaces as well as increased diffusion in the contact zone even in terms of size, mass and physicochemical characteristics of very different materials; this also enables a reduction in temperature and treatment duration.

2. Erhöhte mechanische Verbindungsfestigkeit der erzielten Verbundkörper, die ein sicheres Arbeiten mit hochbeanspruchten Maschinenteilen ermöglichen und an denen Beschädigungen zuerst außerhalb der Verbindungszonen auftreten.2. Increased mechanical connection strength of the composite body achieved, which ensures safe working with highly stressed machine parts and to which damage first outside the connection zones occur.

3. Erhöhte Dichte in den Verbindungszonen der Verbundkörper im Vergleich zu derjenigen außerhalb dieser Zonen.3. Increased density in the connection zones of the composite bodies compared to those outside these zones.

4. Erhöhte Hitzefestigkeit, die nur durch die Eigenschaften der verbundenen Werkstoffe bedingt ist.4. Increased heat resistance, which is only due to the properties the connected materials is conditional.

5. Keine Änderung der physikomechanischen Eigenschaften der Werkstoffe im Verbundkörper, wie dies bei den bisherigen Schweiß- und Lötverfahren auftritt.5. No change in the physicomechanical properties of the materials in the composite body, such as this occurs with previous welding and soldering processes.

6. Kein Auftreten von Haarrissen in den Kontaktzonen beim Verbindungsvorgang und bei der Anwendung der Verbundkörper.6. No occurrence of hairline cracks in the contact areas during the connection process and during use the composite body.

Claims

Patent claims:

1. Process for blunt, melt-free joining of metallic and / or ceramic materials, in particular of materials containing different metals, to their foreign substances, such as oxides and oils, initially cleaned of foreign substances, such as oxides and oils, practically without any seams or reworking, with the application of pressure and keeping air away Surfaces through mutual diffusion in the surface layers at temperatures and pressures at which the materials are still so strong that no macroplastic deformation occurs in the connection zones, characterized in that the connection process takes place in a high vacuum of 10 "* to 10" »mm Hg and the pressure is 0.4 to 2 kg / mm ¹ .

2. The method according to claim 1 with the participation of an inserted between the materials to be connected, easily diffusing metal foil, characterized in that the metal foil is a Has a thickness of 0.02 to 0.05 mm.

3. The method according to claims 1 and 2 with heating of the materials to be connected, thereby characterized in that the temperature of the materials to be joined - as known per se - above the recrystallization temperature of the material with the lowest melting temperature.

4. Process according to claims 1 to 3, characterized in that the temperature of the to connecting materials - as is known - is at room temperature.

5. The method according to claims 1 to 4, characterized in that when connecting Materials having room temperature are applied to these alternating current pulses.

For this purpose 2 RIaIt drawings