DE1527250C - Verfahren zum flachigen Verbinden zweier Korper aus unterschiedlichen Metallen - Google Patents
Verfahren zum flachigen Verbinden zweier Korper aus unterschiedlichen MetallenInfo
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Description
25
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum flächigen Verbinden zweier Körper aus unterschiedlichen
Metallen durch Druck, insbesondere zur festhaftenden Vereinigung von Rohren ineinander, bei welchem
einer der beiden Körper an der dem anderen Körper zugewandten Fläche mit einer die Bildung intermetallischer
Diffusionsverbindungen zwischen den beiden Metallen verhindernden aus der Verbindung=^'
eines Metalls mit einem Nichtmetall bestehenden Trennschicht versehen und die Oberfläche des anderen
Körpers vor dem Verbinden gereinigt wird.
Zur Vermeidung spröder intermetallischer Zonen zwischen zwei zu verbindenden Metallen ist es aus
zahlreichen Veröffentlichungen bekannt, einen der Metallkörper mit einer Beschichtung aus einem dritten
Metall zu versehen, das nicht die Neigung hat, mit einem der beiden anderen Metalle Diffusionsverbindungen
einzugehen. Auf diese Weise wird verhindert, daß Diffusionszonen, die spröde sind und
schlechte mechanische Eigenschaften haben, die Außenplattierung durchsetzen. Es ist auch bekannt,
hierzu als Zwischenschicht ein Metallkarbid zu verwenden. I
Weiterhin ist es bekannt, beim Kaltpreßschweißen von Aluminiumteilen zwischen die beiden Aluminiumteile
eine spröde Zwischenschicht einzubringen, die aus Aluminiumoxyd bestehen kann. Während des
Kaltpreßschweißens soll diese Zwischenschicht jedoch
zertrümmert werden. L.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das bekannte Verfahren zum flächigen Verbinden zweier
Körper unter Vermeidung spröder intermetallischer Diffusionsverbindungen im Hinblick auf eine Vereinfachung
der Herstellung der Zwischenschicht und auf deren Beschaffenheit zu verbessern. Diese Aufgabe
wird erfindurigsgemäß dadurch gelöst, daß als Trennschicht
eine Metalloxydschicht durch Oxydation der Oberfläche des die Trennschicht tragenden Körpers
gebildet wird und die Körper durch eine Explosion gegeneinander gesprengt werden.
Es ist bekannt, zwei ineinanderliegende Rohre durch Zünden einer im Innenrohr angeordneten
Sprengladung miteinander zu verbinden, um beispielsweise ein Stahlrohr mit einer korrosionsfesten
Auskleidung aus Titan oder einem anderen widerstandsfähigem Material zu versehen. Als Druckübertragungsmedium
kann dabei Wasser oder eine andere Flüssigkeit eingesetzt werden, um eine möglichst
gleichmäßige Druckverteilung und damit homogene Verbindungszonen zu erhalten.
Auch ist es.vom Sprengplattieren her bekannt,
mehrere Metallschichten durch Abstandhalter voneinander zu trennen und das. Sprengmittel auf der
obersten Schicht anzuordnen. Durch die Explosion werden sämtliche Platten gleichzeitig miteinander
verbunden, so daß ein mehrschichtiges Verbundmaterial entsteht.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird einer der beiden Körper mit einer diffusionssperrenden '
Oxydschicht versehen, die auch während der Explosionsverformung geschlossen erhalten bleibt. Sollten
sich nach dem Reinigen des anderen Körpers auf diesem bereits v/ieder oxydierte Stellen gebildet haben,
so werden diese durch die Explosion abgesprengt oder wenigstens zerstört. Die zusammenhängende
Oxydschicht des ersten Körpers bleibt jedoch erhalten und bildet in dem fertigen Verbindmaterial eine
geschlossene Trennschicht zwischen den beiden Materialien. ' .
Das erfindungsgemäße Verfahren kommt ohne eine zusätzliche Beschichtung aus einem dritten Metall
aus und ist in der Anwendung außerordentlich einfach.
Die beiden Metallkörper werden unmittelbar nebeneinander angeordnet, so daß ihre Verbindungsflächen
sich nahe beieinander befinden, wobei der mit der Trennschicht ausgerüstete Metallkörper so gelagert
werden kann, daß zur Verbindung auf ihn ausgeübte Druckkräfte vermindert werden, wie dies in
der Zeichnung zur Verbindung zweier konzentrischer Rohre miteinander dargestellt ist/
Der Raum zwischen den Metallteilen wird zweckmäßig evakuiert, weil nämlich
a) zwischen den Metallkörpern eingeschlossene Luft bei Druckanwendung Hitze erzeugt,
welche die Bildung von Strukturänderungen begünstigt, weil ·
b) durch die Kompression der Luft ein beträchtlicher Energieverlust eintritt, weil
c) die Luft eine innige Verbindung des in die Trennschicht einfließenden Metallkörpers behindert
und weil
d) Luft auch während der Verbindung zur Entstehung eines schädlichen Oxydfilmes auf dem
eindringenden Metallkörper führen könnte.
Die Energiequelle wird zweckmäßig im Abstand von den zu verbindenden Metallkörpern so verteilt
angeordnet, daß im gleichen Zeitpunkt auch eine gleichförmige Stoßwelle die zu verformende Metallfläche
erreicht, keine reflektierten Wellen sich mit der Stoßwelle kreuzen und eine Verminderung Umformungsenergie
hervorrufen können.
Die »saubere« Verbindungsoberfläche des weniger harten Metallkörpers wird also gegebenenfalls
durch zwei Reinigungsvorgänge erzielt. Zuerst wird die übliche grobe Entfernung von Oxyden und Verunreinigungen
durch Bürsten, Entfetten und ähnliche Mittel vorgenommen. Der zweite Reinigungsvorgang besteht darin, daß dann während des Umformungsprezesses
hinreichend große Druckkräfte
den sich unvermeidbar neu bildenden Oxydfilm aufbrechen, der auf einer Oberfläche nach der normalen
Reinigung und während der Verzögerung entsteht, die notwendigerweise eintritt, wenn der vorgereinigte
Metallkörper zur Durchführung des Verfahrens dem anderen Metallkörper mit der 'erfindungsgemäßen
Trennschicht genähert wird. Wegen der hohen Umformungsgeschwindigkeit können dann beim Verbinden
der beiden Metallkörper keine weiteren Oxydbildungen entstehen, wenn die neu gebildete Oxydschicht
unter Freilegung des unoxydierten Metalls aufbricht und dieses Metall tatsächlich in die Trennschicht
des anderen Metalls hineinfließt.
Gegenstände, insbesondere Rohre aus ganz verschiedenen Metallen, können mit dem vorgeschlagenen
Verfahren fest haftend und diffusionsfrei miteinander verbunden werden. Daher erlaubt das Verfahren
insbesondere die Verbindung Aluminium mit rostfreiem Stahl, Aluminium mit einer Zirkonlegierung
oder einer Zirkonlegierung mit rostfreiem Stahl. Für die beiden zuerst genannten Verbindungen überstieg
die an Versuchsbolzen ermittelte Haftfestigkeit von 12 kg/mm2 und die für die letztgenannte Verbindung
durch Abschälversuche ermittelte Haftfestigkeit überstieg sogar die Zerreißfestigkeit der Zirkonlegierung
von 60 kg/mm2.
In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel die Verbindung zweier rohrförmiger Metallkörper dargestellt.
Ein Rohr 10 aus rostfreiem Stahl wird in einer zweiteiligen Form 11 abgestützt und soll mit einem
koaxial eingelagerten Rohr 12 aus Aluminium festhaftend verbunden werden. Bekanntlich hat dieses
Rohr 12 aus Aluminium auch nach vorausgegangener sorgfältiger Reinigung einen dünnen Oxydfilm 13
in der Größenordnung von 2 + 1 Mikron, während die Innenfläche des äußeren Rohres 10 erfindungsgemäß
durch Oxydation mit einer ausreichend dicken Trennschicht 14 versehen wird. Der Spalt zwischen
den miteinander zu verbindenden Schichtflächen 13 und 14 wird so bemessen, daß das eine Energiequelle
15 umschließende Metall des Rohres 12 sich mehr strecken kann als der Dehnungsgrenze seines Oxydfilmes
13 entspricht, jedoch weniger, als seine eigene Dehnungsgrenze erlauben würde. Dieser Spaltraum
wird, wie bereits erwähnt, vor der Explosionsumformung evakuiert.
Die Energiequelle 15 besteht aus einer Zündladung, die axial innerhalb der beiden Rohre 10 und
12 angeordnet ist. Die Druckwelle der Explosion kann mit einer Ausbreitungsgeschwindigkeit von
etwa 6000 bis 9000 m/sec auf das Aluminiumrohr 12 auftreffen und dieses festhaftend in die Trennschicht
14 hineindrücken. Der Raum zwischen der Zündladung 15 und der Innenfläche des Rohres 12 ist mit
Wasser 16 gefüllt, das als Energieübertragungsmedium dient.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zum flächigen Verbinden zweier Körper aus unterschiedlichen Metallen durch Druck, insbesondere zur festhaftenden Vereinigung von Rohren ineinander, bei welchem einer der beiden Körper an der dem anderen Körper zugewandten Fläche mit einer die Bildung inter- ίο metallischer Diffusionsverbindungen zwischen den beiden Metallen verhindernden, aus der Verbindung eines Metalls mit einem Nichtmetall bestehenden Trennschicht versehen und die Oberfläche des anderen Körpers vor dem Verbinden gereinigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Trennschicht eine Metalloxydschicht durch Oxydation der Oberfläche des die Trennschicht tragenden Körpers gebildet wird und die Körper durch eine Explosion gegeneinander gesprengt werden.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US39571664 | 1964-09-11 | ||
US395716A US3314139A (en) | 1964-09-11 | 1964-09-11 | Method of bonding objects of dissimilar metallic composition |
DEA0049884 | 1965-07-30 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1527250A1 DE1527250A1 (de) | 1970-03-05 |
DE1527250B2 DE1527250B2 (de) | 1972-11-30 |
DE1527250C true DE1527250C (de) | 1973-06-20 |
Family
ID=
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